Tất cả kiến ​​thức về "Máy biến áp điện" đều có ở đây, rất toàn diện, hãy sưu tầm và học hỏi!

Sơ đồ cấu tạo các thành phần chính của máy biến áp.

Quy trình sản xuất máy biến áp

Lõi biến áp

Nội dung chính của phần giới thiệu về lõi máy biến áp là quy trình cắt, xếp chồng, cố định lõi máy biến áp và công nghệ xếp chồng tiên tiến nhất nhằm giảm tổn thất không tải.

2. Lõi máy biến áp

Lõi là thành phần cơ bản của máy biến áp. Nó bao gồm một dây dẫn từ và một thiết bị kẹp. Nó có hai chức năng: về nguyên tắc, dây dẫn từ của lõi sắt là mạch từ của máy biến áp, chuyển đổi năng lượng điện của mạch sơ cấp thành năng lượng từ, và từ năng lượng từ của chính nó thành năng lượng điện của mạch thứ cấp, là môi trường chuyển đổi năng lượng. Về cấu trúc, lõi sắt nâng đỡ tất cả các thành phần bên trong máy biến áp, chẳng hạn như thân máy và dây dẫn.

Lõi sắt của máy biến áp là một cấu trúc kín dạng khung. Phần cuộn dây được gọi là cột lõi. Phần không bao phủ cuộn dây và chỉ đóng vai trò đóng mạch từ được gọi là lõi khổng lồ sắt.

Các loại lõi sắt

Theo vị trí tương đối của cuộn dây và lõi sắt, lõi sắt có thể được chia thành hai loại: loại lõi và loại vỏ. Ở đây, tạm thời chỉ giới thiệu loại lõi sắt hình lõi. Đối với máy biến áp một pha, lõi sắt có một số dạng cấu trúc, chẳng hạn như hai cột và hai cột, một cột bốn cột, và hai cột bốn cột.

Đối với máy biến áp ba pha, lõi sắt có một số dạng cấu trúc như hai cột và hai cột (ba pha ba cột), ba cột và bốn cột (ba pha năm cột). Việc lựa chọn cấu trúc lõi được quyết định theo các yếu tố tổng hợp như bố trí hợp lý các cuộn dây khác nhau, tiết kiệm vật liệu và đáp ứng chiều cao vận chuyển. Mạch vòng có thể làm giảm sóng thứ năm và thứ bảy trong từ thông rò rỉ và dòng điện từ hóa.

Thép tấm cách điện (thép tấm silicon):

Vật liệu được sử dụng cho dây dẫn từ lõi sắt là thép tấm điện có hàm lượng silic cao, còn được gọi là thép tấm silic.

Có hai loại thép tấm silic: cán nguội và cán nóng, trong đó thép tấm silic cán nguội được chia thành hai loại: không định hướng và định hướng.

Thép tấm silic cán nóng có tính chất từ ​​kém, mật độ từ thông chỉ đạt 1,5T và tổn hao trên mỗi đơn vị quá lớn nên không còn được sử dụng. Thép tấm silic định hướng hạt cán nguội có tính định hướng rõ ràng, mật độ từ bão hòa cao, tổn hao trên mỗi đơn vị và khả năng kích thích trên mỗi đơn vị nhỏ, hiện đang được sử dụng rộng rãi.

Tấm thép silic định hướng hạt cán nguội có nhiều thông số kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như 0,35mm, 0,3mm, 0,27mm, 0,23mm, v.v. Loại được sử dụng phổ biến nhất là 0,3mm, và độ dày của nó ngày càng giảm, mục đích chính là để giảm tổn thất ngang khi không tải.

Hiện nay, các khu vực sản xuất chính của thép tấm silic là Nhật Bản, Tây Âu, Nga, Hàn Quốc và nhà máy gang thép Vũ Hán trong nước.

Các thông số kỹ thuật của tấm thép silic định hướng hạt cán nguội chủ yếu được thể hiện bằng độ dày và tổn hao đơn vị (W/kg) khi mật độ từ thông 50Hz là 1,7T, ví dụ:

• Tấm thép silic mới được phát triển bằng công nghệ chiếu xạ laser và khắc cơ khí.

Cắt tấm thép silic lõi máy biến áp:

Khi vật liệu thép tấm silic được đưa vào nhà máy, nó ở dạng cuộn có chiều rộng khoảng 1000mm. Nó cần được cắt thành hình dạng yêu cầu bằng thiết bị cắt chuyên dụng (chẳng hạn như máy cắt dây Georger của Đức). Độ dày của mỗi tấm sau khi cắt không được lớn hơn 0,02mm.

Xếp chồng các lõi sắt:

●Vì cuộn dây của máy biến áp kiểu lõi có hình tròn, nên tiết diện của cột lõi cũng phải có hình tròn, nhưng việc chế tạo như vậy rất khó khăn và không kinh tế, vì vậy người ta chế tạo nó thành dạng bậc thang (kiểu hình trụ phân cấp). Mỗi bậc thang tạo thành một hình chữ nhật, và giới hạn ngoài cùng nằm trên cùng một đường tròn ngoại tiếp. Số lượng bậc thang có một giới hạn nhất định, cần được xem xét toàn diện dựa trên lợi ích kinh tế.

●Khi các lõi sắt được xếp chồng lên nhau, cột lõi và các mảnh lõi sắt của gọng sắt được ghép chồng lên nhau xen kẽ từng mảnh một hoặc nhiều mảnh, sao cho các mối nối giáp mí của các lớp thép silic trên và dưới được so le xen kẽ và che phủ lẫn nhau. Dòng điện kích thích và tổn thất không tải được giảm thiểu đồng thời cải thiện độ bền.

Mối nối chồng của mảnh lõi sắt:

• Hiện nay, lõi máy biến áp sử dụng dạng khớp nối xiên hoàn toàn, tức là góc nối giữa cột lõi và gọng sắt là 45°. Dạng khớp nối này hoàn toàn phù hợp với đặc tính của thép tấm silic định hướng có độ từ thẩm cao thường được sử dụng hiện nay, giúp mạch từ được ổn định nhất có thể.

• Đối với lõi máy biến áp lớn có mối nối vát toàn phần, việc xếp chồng thường được thực hiện dưới dạng mối nối hai tầng. Để cải thiện hơn nữa đặc tính không tải của lõi máy biến áp, người ta tạo ra dạng mối nối nhiều tầng của lõi, tức là lõi StepLap.

Trong lõi nhiều lớp, các đường nối của các tấm thép silic được bố trí so le. Khi từ thông của một mảnh nhất định gặp khe hở không khí tại đường nối, điện trở từ của khe hở không khí lớn hơn nhiều nghìn lần so với điện trở của tấm thép silic. Hầu hết từ thông đi qua các tấm thép silic liền kề nối liền mối nối này. Từ thông ban đầu của các lớp mỏng tại các mối nối và từ thông bắc cầu được chồng lên nhau. Mật độ từ thông có thể đạt đến trạng thái bão hòa, do đó tổn hao không tải và dòng điện không tải trong vùng mối nối (tức là cục bộ) tăng mạnh, dẫn đến tổn hao không tải tổng thể tăng lên.

Công nghệ ghép lớp bậc thang là một công nghệ ghép lớp mới được áp dụng trong năm nay, có thể cải thiện mật độ từ tính của tấm thép silic ở khu vực mối nối, từ đó giảm thiểu hiệu quả tổn hao không tải và tiếng ồn của phần lõi.

Lớp cách nhiệt lõi:

Lớp cách điện của lõi sắt có tác động trực tiếp đến chất lượng sản phẩm lõi máy biến áp. Lớp cách điện của lõi sắt có thể được chia thành hai phần: lớp cách điện giữa các tấm thép và lớp cách điện giữa các lá thép và các bộ phận cấu trúc.

Việc cách nhiệt giữa các chip chủ yếu được thực hiện thông qua hai khía cạnh: một là lớp phủ trên bề mặt của tấm ép, và hai là đặt một lớp bìa cách nhiệt có độ dày nhất định vào mỗi chồng chip trong quá trình xếp chồng, lớp này cũng đóng vai trò như một kênh dẫn dầu tản nhiệt.

Trong máy biến áp công suất lớn, để nhiệt lượng sinh ra trong lõi sắt có thể được tản ra bởi dầu biến áp trong quá trình tuần hoàn, người ta bố trí các đường dẫn dầu làm mát trong cột lõi sắt và gọng từ. Các đường dẫn dầu này có thể được dập từ các tấm thép silic thành các tấm lượn sóng hoặc được cấu tạo từ các thanh thép hàn trên các tấm thép silic. Đối với lõi máy biến áp có các mối nối xiên hoàn toàn, để giảm tổn thất, người ta sử dụng các thanh vật liệu phi kim loại để phân tách các kênh dẫn dầu.

Nối đất lõi sắt:

Trong quá trình hoạt động của máy biến áp, do vị trí khác nhau của lõi sắt và các cấu trúc kim loại của nó trong điện trường, nên điện thế sinh ra cũng khác nhau. Khi hiệu điện thế giữa hai điểm đạt đến một giá trị nhất định, hiện tượng phóng điện sẽ xảy ra. Hậu quả của sự phóng điện là dầu máy biến áp sẽ bị phân hủy hoặc lớp cách điện rắn sẽ bị hư hỏng. Để tránh hiện tượng này, lõi sắt và các bộ phận cấu trúc kim loại của nó phải được nối đất hiệu quả.

Phụ kiện lõi sắt

Phần II. Cuộn dây máy biến áp

Nội dung chính của phần cuộn dây biến áp là dây dẫn và phương pháp quấn cuộn dây biến áp.

Cuộn dây là mạch điện cung cấp năng lượng điện đầu vào và đầu ra của máy biến áp, và là thành phần cơ bản của máy biến áp. Cuộn dây phải được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

1. Cường độ điện

điện áp chịu xung sét

Điện áp chịu xung hoạt động

Điện áp chịu đựng tần số nguồn

2. Khả năng chịu nhiệt

Dưới tác động của nhiệt lượng sinh ra do dòng điện hoạt động lâu dài, tuổi thọ của lớp cách điện cuộn dây không được dưới 20 năm.

Trong điều kiện hoạt động của máy biến áp, nếu xảy ra sự cố ngắn mạch đột ngột ở bất kỳ đầu đường dây nào, cuộn dây phải có khả năng chịu được nhiệt lượng sinh ra bởi dòng điện ngắn mạch mà không bị hư hỏng.

3. Độ bền cơ học

loại cuộn dây;

Loại cuộn dây chủ yếu được lựa chọn dựa trên khả năng giãn nở như điện áp cuộn dây, đồng thời cũng xem xét độ bền điện, độ bền cơ học, khả năng tản nhiệt và tính khả thi của quy trình sản xuất. Việc lựa chọn cấu trúc cuộn dây không phải là duy nhất, và đôi khi có một số dạng cấu trúc để lựa chọn. Điều này cũng liên quan đến thói quen truyền thống của các nhà sản xuất máy biến áp khác nhau.

Cuộn dây biến áp có thể được chia đại khái thành hai loại: loại nhiều lớp và loại dạng bánh. Cuộn dây dạng chốt có thể được chia thành các loại cấu trúc xoắn ốc, liên tục, rối, rối liên tục, liên tục có lớp chắn bên trong và so le.

Dây cuộn:

Dây quấn có thể được chia thành dây đồng và dây nhôm theo vật liệu dẫn điện khác nhau, dây tròn và dây dẹt theo hình dạng dây dẫn, dây giấy, dây sơn và dây thủy tinh theo vật liệu cách điện. Máy biến áp thường sử dụng dây thép dẹt bọc giấy.

Dây thép dẹt bọc giấy có thể được chia thành dây bọc giấy thông thường, dây kết hợp, dây ghép và các loại khác. Theo độ bền kéo của dây thép, nó có thể được chia thành dây thông thường (00, ≤ 120Mpa), dây đồng bán cứng (120Mpa < 00,2 ≤ 210Mpa). Trong đó, còn có dây ghép tự dính, tức là một sợi dây dẹt đơn trong dây ghép được phủ một lớp nhựa epoxy (độ dày của lớp màng sơn ở cả hai mặt là...)

Với đường kính 0,06 ± 0,02mm, mục đích là để kết dính tất cả các dây dẫn nhỏ lại với nhau sau khi lớp sơn được xử lý nhiệt, nhằm cải thiện khả năng chịu ngắn mạch của cuộn dây. Hiện nay, công nghệ dây dẫn chuyển đổi dạng lưới tiên tiến nhất đã được ứng dụng, và các dây chuyền sản xuất tương ứng cũng đã được đưa vào sử dụng tại Trung Quốc.

Dây quấn có thể được chia thành dây đồng và dây nhôm theo vật liệu dẫn điện khác nhau, dây tròn và dây dẹt theo hình dạng dây dẫn, và dây giấy, dây sơn và dây thủy tinh theo vật liệu cách điện. Máy biến áp thường sử dụng dây đồng dẹt bọc giấy.

Dây đồng dẹt bọc giấy có thể được chia thành dây bọc giấy thông thường, dây ghép, dây xoắn và các loại khác. Theo độ bền kéo của dây đồng, nó có thể được chia thành dây thông thường (02≤120Mpa), dây đồng bán cứng (120Mpa<00, ≤210Mpa). Trong đó, còn có loại dây xoắn tự dính, tức là một dây dẹt đơn trong dây xoắn được phủ một lớp nhựa epoxy (độ dày lớp sơn ở cả hai mặt là 0,06±0,02mm), mục đích là để làm nóng lớp sơn. Sau khi khô, dán tất cả các dây nhỏ lại với nhau để tăng cường khả năng chịu ngắn mạch của cuộn dây. Hiện nay, dây xoắn đóng gói dạng lưới mới nhất đã được ứng dụng và các dây chuyền sản xuất tương ứng cũng đã được đưa vào sử dụng tại Trung Quốc.

Cuộn dây thường được chia thành hai loại: loại nhiều lớp và loại hình quạt.

Các vòng dây được sắp xếp và quấn liên tục dọc theo trục, được gọi là kiểu quấn nhiều lớp. Mỗi lớp giống như một hình trụ. Kiểu quấn hình thùng.

Các vòng dây của cuộn cảm được quấn liên tục theo hướng xuyên tâm để tạo thành hình dạng miếng bánh (hình tam giác), và cuộn cảm được cấu tạo từ nhiều miếng bánh xếp theo hướng trục được gọi là cuộn dây hình bánh. Bao gồm các loại cuộn dây liên tục, rối và có điện dung.

Các dạng cuộn dây thông dụng:

Các kiểu quấn dây phổ biến là hình trụ, hình xoắn ốc, kiểu liên tục và kiểu rối.

Cuộn dây hình trụ là loại đơn giản nhất, thường được làm từ một hoặc nhiều cuộn dây. Khi cuộn, nó được cuộn một vòng sát với một vòng dọc theo trục của khuôn dây, tương tự như một lò xo cuộn tròn được cuộn chặt. Đặc điểm của nó là cuộn dây đơn giản, tay nghề tốt, khả năng tản nhiệt tốt nhờ các đường dẫn dầu giữa các lớp, nhưng bề mặt đỡ đầu nhỏ và độ bền cơ học kém.

Cuộn dây xoắn ốc được làm bằng dây dẹt, các vòng dây không quấn sát nhau mà được ngăn cách bởi một khoảng cách nhất định (kênh dẫn dầu) với các miếng đệm cách điện, giống như một lò xo cuộn bị kéo giãn. Ưu điểm là quá trình quấn dây đơn giản và có kênh dẫn dầu tản nhiệt, nhưng không phù hợp với cuộn dây có số vòng lớn.

Loại dây xoắn ốc bao gồm nhiều dây dẫn được quấn song song trên săm lốp cứng, có thể được quấn thành dạng xoắn đơn, và có thể được quấn thành dạng xoắn kép hoặc xoắn bốn khi có nhiều dây dẫn song song hơn. Khi nhiều dây dẫn được nối song song, các dây dẫn phải được hoán vị cho nhau, nếu không sẽ có dòng điện tuần hoàn do chiều dài không đều của các dây dẫn.

Cuộn dây liên tục bao gồm một hoặc nhiều dây dẹt được cuộn liên tục thành nhiều đoạn dây hình quạt trên trụ cách điện hoặc thanh đỡ khuôn dây thông qua một quy trình đặc biệt. Ưu điểm là độ bền cơ học cao và khả năng tản nhiệt tốt. Tuy nhiên, quy trình cuộn dây phức tạp hơn.

Mối nối giữa cuộn dây liên tục và cuộn dây được bố trí xen kẽ ở bên trong và bên ngoài cuộn dây, vì vậy, miễn là chiều dài dây đủ, nó có thể được quấn thành một cuộn dây liên tục mà không cần mối hàn.

Cuộn dây điện dung chèn được tạo thành bằng cách chèn một dây dẫn (dây bọc) có điện dung dọc giữa các vòng dây bên trong mặt ngoài của cuộn dây quấn liên tục. Cuộn dây chèn và số vòng dây chèn có thể được xác định theo điện dung yêu cầu. Dây bọc không cho dòng điện làm việc đi qua, vì vậy người ta thường sử dụng các dây rất mỏng.

Cuộn dây điện dung chèn vào sử dụng phương pháp quấn liên tục, giúp giảm đáng kể số lượng điểm hàn so với phương pháp quấn rối, và số vòng dây chắn chèn vào có thể được điều chỉnh tự do, cho phép điều chỉnh điện dung dọc theo yêu cầu. Hiện nay, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các cuộn dây máy biến áp có điện áp từ 110kV trở lên của các máy biến áp lớn.

sự chuyển đổi dây

Khi dòng điện máy biến áp lớn, các vòng dây của cuộn cảm được cấu tạo từ nhiều dây dẫn song song. Nếu không có biện pháp khắc phục, dây dẫn gần trục trung tâm sẽ ngắn hơn, và dây dẫn xa trục trung tâm sẽ dài hơn. Do chiều dài và vị trí khác nhau của dây dẫn trong từ trường, điện trở và điện kháng cảm ứng của dây dẫn không cân bằng, dẫn đến sự phân bố dòng điện giữa các dây dẫn không cân bằng. Để đảm bảo dòng điện được phân bố đều dọc theo các dây dẫn và giảm tổn thất bổ sung, các dây dẫn song song phải được hoán đổi vị trí, được gọi là "hoán vị".