"Güç Trafosu" hakkındaki tüm bilgiler burada, çok kapsamlı, toplayın ve öğrenin!

Transformatörün ana bileşenlerinin şematik diyagramı

Transformatör Üretim Süreci

Transformatör çekirdeği

Bu giriş bölümünün ana içeriği, transformatör çekirdeğinin kesilmesi, istiflenmesi, sabitlenmesi ve yüksüz kayıpları azaltmak için kullanılan en yeni istifleme teknolojisidir.

2. Transformatör çekirdeği

Çekirdek, transformatörün temel bileşenidir. Manyetik iletken ve sıkıştırma tertibatından oluşur. İki işlevi vardır: prensip olarak, demir çekirdeğin manyetik iletkeni, birincil devrenin elektrik enerjisini manyetik enerjiye dönüştüren ve kendi manyetik enerjisinden ikincil devrenin elektrik enerjisine dönüştüren, yani enerji dönüşümünün ortamı olan transformatörün manyetik devresidir. Yapısal olarak, demir çekirdek, gövde ve iletkenler gibi transformatörün içindeki tüm bileşenleri destekler.

Transformatörün demir çekirdeği, çerçeve şeklinde kapalı bir yapıdır. Bobinin bu kısmına çekirdek sütunu denir. Bobini örtmeyen ve sadece manyetik devreyi kapatma görevini üstlenen kısma ise demir dev denir.

Demir çekirdek türleri

Sargı ve demir çekirdeğin göreceli konumuna göre, demir çekirdek iki kategoriye ayrılabilir: çekirdek tipi ve kabuk tipi. Şimdilik burada sadece kalp tipi demir çekirdekten bahsedilecektir. Tek fazlı transformatörler için demir çekirdek, iki kolonlu ve iki kolonlu, tek kolonlu dört kolonlu ve çift kolonlu dört kolonlu gibi çeşitli yapısal formlara sahiptir.

Üç fazlı transformatörler için, demir çekirdek iki kolonlu ve iki kolonlu (üç fazlı üç kolonlu), üç kolonlu ve dört kolonlu (üç fazlı beş kolonlu) gibi çeşitli yapısal formlara sahiptir. Çekirdek yapısının seçimi, çeşitli sargıların makul düzenlenmesi, malzeme tasarrufu ve taşıma yüksekliğinin karşılanması gibi kapsamlı faktörlere göre belirlenir. Bypass, kaçak akı ve mıknatıslama akımındaki beşinci ve yedinci dalgayı azaltabilir.

Elektrikli çelik şerit (silikon çelik levha):

Demir çekirdekli manyetik iletken için kullanılan malzeme, yüksek silikon içeriğine sahip elektrik çeliği şerididir, diğer adıyla silikon çelik levha.

Silikon çelik levhaların iki türü vardır: soğuk haddeleme ve sıcak haddeleme. Soğuk haddelenmiş silikon çelik levhalar ise yönlendirilmemiş ve yönlendirilmiş olmak üzere ikiye ayrılır.

Sıcak haddelenmiş silikon çelik levhaların manyetik özellikleri zayıftır, manyetik akı yoğunluğu yalnızca 1,5 T'ye ulaşabilir ve birim kayıp çok büyüktür, bu nedenle artık kullanılmamaktadır. Soğuk haddelenmiş tanecik yönlendirmeli silikon çelik levha ise belirgin yönlülüğe, yüksek doygunluk manyetik yoğunluğuna, küçük birim kayba ve birim uyarma kapasitesine sahiptir ve şu anda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Soğuk haddelenmiş tanecik yönlendirmeli silikon çelik levhanın kalınlığı 0,35 mm, 0,3 mm, 0,27 mm, 0,23 mm gibi çeşitli özelliklere sahiptir. En yaygın kullanılanı 0,3 mm'dir ve giderek küçülmektedir; bunun temel amacı yüksüz enine kayıpları azaltmaktır.

• Şu anda silikon çelik levhaların ana üretim bölgeleri Japonya, Batı Avrupa, Rusya, Güney Kore ve yerli Wuhan Demir ve Çelik Fabrikası'dır.

Soğuk haddelenmiş tanecik yönelimli silikon çelik levhaların özellikleri, örneğin 50 Hz manyetik akı yoğunluğunun 1,7 T olduğu durumda, esas olarak kalınlık ve birim kayıp (W/kg) ile ifade edilir:

•Lazer ışınımı ve mekanik gravür teknolojisi kullanılarak yeni geliştirilen silikon çelik levha

Transformatör çekirdeği silikon çelik levhasının kesilmesi:

Silikon çelik levha malzeme fabrikaya girdiğinde yaklaşık 1000 mm genişliğinde bir rulo halindedir. Bu rulo, özel kesme ekipmanları (örneğin Alman Georger tel kesme makinesi) kullanılarak istenen şekle kesilmelidir. Her bir levhanın kesme çapağı 0,02 mm'den büyük olmamalıdır.

Demir çekirdeklerin üst üste dizilmesi:

●Çekirdek tipi transformatörün bobini dairesel olduğundan, çekirdek kolonunun kesiti de dairesel olmalıdır; ancak bu, üretimi zor ve ekonomik olmayan bir durumdur, bu nedenle kademeli (dereceli silindirik tip) olarak yapılır. Her kademe bir dikdörtgen oluşturur ve dış sınır aynı çevrel çember üzerinde bulunur. Kademe sayısı belirli bir sınıra sahiptir ve ekonomik faydalar göz önünde bulundurularak kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir.

●Demir çekirdekler üst üste istiflendiğinde, çekirdek kolonu ve demir boyunduruğun demir çekirdek parçaları bir veya birkaç parça ile dönüşümlü olarak üst üste bindirilir, böylece silikon çelik levhaların üst ve alt katmanlarının alın birleşim yerleri dönüşümlü olarak kademeli olarak yerleştirilir ve birbirini örter. Bu sayede uyarma akımı ve yüksüz kayıplar azaltılırken mukavemet de artırılır.

Demir çekirdek parçasının bindirme bağlantısı:

• Şu anda transformatör çekirdeği, tam eğik bağlantı şeklini benimsemektedir; yani çekirdek kolonu ile demir boyunduruğun birleşme açısı 45°'dir. Bu bağlantı şekli, günümüzde yaygın olarak kullanılan yüksek manyetik geçirgenliğe sahip yönlendirilmiş silikon çelik levhanın özelliklerine tamamen uygundur ve manyetik devreyi mümkün olduğunca tutarlı hale getirir.

• Tam gönye birleştirmeli büyük transformatör çekirdeklerinde, istifleme genellikle iki aşamalı birleştirme şeklinde gerçekleştirilir. Transformatör çekirdeğinin yüksüz özelliklerini daha da iyileştirmek için, çekirdeğin çok katmanlı bir birleştirme şekli oluşturulur, yani StepLap çekirdek.

Lamine çekirdekte, silikon çelik levhaların dikişleri kademeli olarak yerleştirilmiştir. Belirli bir parçanın manyetik akısı dikişteki hava boşluğuyla karşılaştığında, hava boşluğunun manyetik direnci silikon çelik levhanın manyetik direncinden birkaç bin kat daha fazladır. Akının çoğu, bu bağlantıyı köprüleyen bitişik silikon çelik levhalardan geçer. Köprüleme bağlantılarındaki laminasyonların orijinal manyetik akısı ve köprüleme manyetik akıları üst üste biner. Yoğunluk doygunluğa ulaşabilir, böylece bağlantı bölgesindeki (yani yerel) yüksüz kayıp ve yüksüz akım keskin bir şekilde artar, bu da toplam yüksüz kaybın artmasına neden olur.

Bu yıl benimsenen yeni bir laminasyon teknolojisi olan kademeli laminasyon, silikon çelik levhanın birleşim bölgesindeki manyetik yoğunluğunu artırarak, ana parçanın yüksüz kayıplarını ve gürültüsünü etkili bir şekilde azaltır.

Çekirdek yalıtımı:

Demir çekirdeğin yalıtımı, transformatör çekirdeği ürününün kalitesi üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Demir çekirdeğin yalıtımı iki kısma ayrılabilir: levhalar arasındaki yalıtım ve laminasyonlar ile yapısal parçalar arasındaki yalıtım.

Çipler arası yalıtım esas olarak iki yöntemle sağlanır: birincisi, lamine levhanın yüzeyine uygulanan kaplama; ikincisi ise istifleme işlemi sırasında her bir istife belirli bir kalınlıkta yalıtım kartonu tabakası yerleştirilmesidir; bu tabaka aynı zamanda ısı dağıtım yağı kanalı görevi de görür.

Büyük kapasiteli transformatörlerde, demir çekirdekte oluşan ısının dolaşımdaki transformatör yağı ile uzaklaştırılabilmesi için, demir çekirdek kolonunda ve boyundurukta soğutma yağı kanalları bulunur. Yağ kanalları, silikon çelik levhalardan oluklu plakalar şeklinde delinerek veya silikon çelik levhalara kaynaklanmış çelik çubuklardan oluşabilir. Tam eğimli bağlantılara sahip transformatör çekirdeklerinde, kayıpları azaltmak için, yağ kanallarını ayırmak amacıyla metal olmayan malzeme şeritleri kullanılır.

Demir çekirdeğin topraklanması:

Transformatörün çalışması sırasında, demir çekirdeğin ve metal yapılarının elektrik alanındaki farklı konumları nedeniyle oluşan potansiyeller de farklıdır. İki nokta arasındaki potansiyel farkı belirli bir değere ulaştığında, deşarj olayı meydana gelir. Deşarj sonucunda transformatör yağı ayrışır veya katı izolasyon hasar görür. Bu olayı önlemek için, demir çekirdek ve metal yapısal parçaları etkili bir şekilde topraklanmalıdır.

Demir Çekirdek Aksesuarları

Bölüm II. Transformatör sargısı

Transformatör sargısı bölümünün ana içeriği, transformatör sargısının teli ve sargı yöntemidir.

Bobin, transformatörün giriş ve çıkış elektrik enerjisinin elektrik devresidir ve transformatörün temel bileşenidir. Bobinler aşağıdaki temel gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır:

1. Elektrik dayanımı

Yıldırım darbesine dayanım gerilimi

Çalışma darbe dayanım gerilimi

Güç frekansı dayanım gerilimi

2. Isı direnci

Uzun süreli çalışma akımının ürettiği ısı altında, bobin izolasyonunun kullanım ömrü 20 yıldan az olmamalıdır.

Transformatörün çalışma koşulları altında, herhangi bir hat ucunda ani bir kısa devre meydana gelir ve bobin, kısa devre akımının ürettiği ısıya hasar görmeden dayanabilmelidir.

3. Mekanik dayanım

bobin tipi;

Bobin tipi, esas olarak bobin voltajı gibi gevşeme kapasitesine göre seçilir ve ayrıca elektriksel dayanım, mekanik dayanım, ısı dağılımı ve üretim sürecinin uygulanabilirliği de dikkate alınır. Bobin yapısının seçimi tek tip değildir ve bazen aralarından seçim yapılabilecek birkaç yapısal form bulunur. Bu da çeşitli transformatör üreticilerinin geleneksel alışkanlıklarıyla ilgilidir.

Transformatör bobinleri kabaca iki tipe ayrılabilir: katmanlı tip ve kek tipi. Pin bobinleri ise spiral, sürekli, karışık, karışık sürekli, içten korumalı sürekli ve kademeli yapısal tiplere ayrılabilir.

Bobin Teli:

Sargı telleri, iletken malzemelerine göre bakır ve alüminyum, iletken şekline göre yuvarlak tel ve yassı tel, yalıtım malzemesine göre kağıt, boya ve cam tel olarak sınıflandırılabilir. Güç transformatörlerinde genellikle kağıtla sarılmış yassı çelik tel kullanılır.

Kağıt kaplı yassı çelik tel, sıradan kağıt kaplı tel, kombine tel, transpoze tel ve diğer tiplere ayrılabilir. Çelik telin çekme dayanımına göre ise sıradan tel (0, ≤ 120 MPa) ve yarı sert bakır tel (120 MPa < 0, 2 ≤ 210 MPa) olarak sınıflandırılabilir. Bunların arasında, transpoze telde kendinden yapışkanlı transpoze tel de bulunur; yani, transpoze teldeki tek yassı tel, bir epoksi reçine tabakasıyla kaplanmıştır (her iki taraftaki boya filminin kalınlığı...).

(0,06 ± 0,02 mm) boyutlarındaki tellerin amacı, boya filmi ısıl işlemden sonra tüm küçük telleri birbirine yapıştırarak bobinin kısa devre dayanımını artırmaktır. Şu anda en yeni ağ paketli transpozisyon teli kullanılmaktadır ve Çin'de de buna karşılık gelen işleme üretim hatları devreye alınmıştır.

Sargı telleri, iletken malzemelerine göre bakır ve alüminyum, iletken şekillerine göre yuvarlak teller ve yassı teller, yalıtım malzemelerine göre ise kağıt, boya ve cam teller olarak sınıflandırılabilir. Güç transformatörlerinde genellikle kağıtla sarılmış yassı bakır teller kullanılır.

Kağıt kaplı yassı bakır tel, sıradan kağıt kaplı tel, kombine tel, transpoze tel ve diğer tiplere ayrılabilir. Bakır telin çekme dayanımına göre ise sıradan tel (0,2 ≤ 120 MPa) ve yarı sert bakır tel (120 MPa < 0,00 ≤ 210 MPa) olarak sınıflandırılabilir. Bunların arasında, transpoze telde kendinden yapışkanlı transpoze tel de bulunur; yani, transpoze teldeki tek bir yassı tel, bir epoksi reçine tabakasıyla kaplanır (her iki taraftaki boya filminin kalınlığı 0,06 ± 0,02 mm'dir). Amaç, boya filmini ısıtmaktır. Kürlendikten sonra, tüm küçük telleri birbirine yapıştırarak bobinin kısa devre dayanımını artırmaktır. Şu anda, en yeni ağ paketli transpoze tel uygulaması yapılmakta ve Çin'de ilgili işleme üretim hatları da devreye alınmıştır.

Sargılar genellikle iki tipe ayrılır: katmanlı tip ve dilim tipi.

Sargının dönüşleri eksenel doğrultu boyunca sürekli olarak düzenlenir ve sarılır; buna katmanlı sargı denir. Her katman bir silindir gibidir. Namlu sargısı.

Sargının sarımları, radyal yönde sürekli olarak sarılarak dilim (segment) şeklinde bir yapı oluşturur ve eksenel yönde düzenlenmiş birçok sargıdan oluşan yapıya dilim sargı denir. Sürekli, karışık ve yerleştirilmiş kapasitif sargılar da buna dahildir.

Yaygın sarım biçimleri:

Yaygın sargı çeşitleri silindirik, spiral, sürekli ve karışık sargılardır.

Silindirik sargı en basit tiptir ve genellikle bir veya birkaç sargıdan oluşur. Sargı yapılırken, tel kalıbı ekseni boyunca bir turdan diğerine yakın bir şekilde sarılır, tıpkı dairesel olarak sıkıca sarılmış bir yay gibi. Basit sargısı, iyi işçiliği, katmanlar arasındaki yağ kanallarının iyi ısı dağılımı ile karakterize edilir, ancak uç destek yüzeyleri küçüktür ve mekanik dayanımı zayıftır.

Spiral sargı, yassı telden yapılır ve sargılar birbirine yakın değil, belirli bir mesafe (yağ kanalı) ile ayrılmış, yalıtkan ara parçalarla donatılmıştır, tıpkı gerilmiş bir yay gibi. Avantajı, sargı işleminin basit olması ve ısı dağılımı için bir yağ kanalının bulunmasıdır, ancak çok sayıda sargı için uygun değildir.

Sarmal tip, sert lastik tüpü üzerine paralel olarak sarılmış birden fazla telden oluşur; bu teller tek sarmal şeklinde sarılabileceği gibi, daha fazla paralel tel olduğunda çift sarmal veya dört sarmal şeklinde de sarılabilir. Birden fazla tel paralel olarak bağlandığında, tellerin uzunlukları eşit olmadığından, teller yer değiştirmelidir; aksi takdirde, tellerin eşit olmayan uzunlukları nedeniyle dolaşım akımı oluşacaktır.

Sürekli sargı, özel bir işlemle yalıtım silindiri veya tel kalıp destekleri üzerine sürekli olarak sarılmış bir veya daha fazla yassı telden oluşur ve bu teller çok sayıda dilim şeklinde tel parçası oluşturur. Avantajları yüksek mekanik dayanım ve iyi ısı dağıtım performansıdır. Ancak sargı işlemi daha karmaşıktır.

Sürekli tel demeti ile tel demeti arasındaki bağlantı, sargının iç ve dış kısımlarında dönüşümlü olarak yapılır; bu nedenle, tel uzunluğu yeterli olduğu sürece, lehim bağlantısı olmadan sürekli bir sargı haline getirilebilir.

Yerleştirilen kapasitif sargı, sürekli sargı tel kekinin dış tarafındaki sargılar arasına boyuna kapasitansa sahip bir tel (korumalı tel) yerleştirilerek oluşturulur. Yerleştirilen tel keki ve yerleştirilen sargı sayısı, gerekli kapasitansa göre belirlenebilir. Korumalı telden çalışma akımı geçmediği için genellikle çok ince teller kullanılır.

Yerleştirilen kapasitif sargı, sürekli sargı yöntemini benimser; bu da karışık sargıya kıyasla kaynak noktalarının sayısını önemli ölçüde azaltır ve yerleştirilen koruyucu telin sarım sayısı serbestçe ayarlanabilir, böylece boyuna kapasitans gerektiği gibi ayarlanabilir. Şu anda, büyük transformatörlerin 110 kV ve üzeri transformatör sargılarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

tel transpozisyonu

Transformatör akımı yüksek olduğunda, bobinin sarımları birden fazla paralel telden oluşur. Herhangi bir önlem alınmazsa, merkez eksenine yakın tel kısa, merkez ekseninden uzak tel ise uzun olur. Tellerin manyetik alandaki farklı uzunluk ve konumlarından dolayı, tellerin direnci ve endüktif reaktansı dengesizdir ve iletkenler arasındaki akım dağılımı dengesiz hale gelir. Akımın iletkenler boyunca eşit olarak dağılmasını sağlamak ve ek kayıpları azaltmak için, paralel iletkenlerin konumları değiştirilmelidir; bu işleme "yer değiştirme" denir.