Չոր տիպի տրանսֆորմատորներ. աշխատանքային սկզբունք, դիագրամներ, մասեր և տեխնիկական բնութագրեր

Չոր տիպի տրանսֆորմատորները ստատիկ էլեկտրամագնիսական էներգիայի սարքեր են, որոնք օգտագործում են բնական օդի կոնվեկցիա կամ հարկադիր սառեցում, այլ ոչ թե հեղուկ դիէլեկտրիկներ՝ հասնելու լարման փոխակերպման և անվտանգ էլեկտրական մեկուսացման՝ նվազագույնի հասցնելով հրդեհային վտանգները և շրջակա միջավայրի ռիսկերը փակ և ծանր արդյունաբերական միջավայրերում:

Մի հայացքով

Չոր տիպի տրանսֆորմատորների ակնարկ

Չոր տիպի տրանսֆորմատորներն ապահովում են լարման կրիտիկական, հրդեհային անվտանգ կարգավորում և էլեկտրական բաշխում ժամանակակից էլեկտրացանցերում՝ առանց հենվելու հեղուկ դիէլեկտրիկների վրա:

Այսօրվա օբյեկտների ղեկավարները և էլեկտրական դիզայնի ինժեներները բախվում են բարդ մարտահրավերի՝ ապահովելով հզորության բարձր խտություն, բարձր հուսալիություն և բացարձակ հրդեհային անվտանգություն կոմպակտ փակ տարածքներում կամ էկոլոգիապես զգայուն վայրերում: Հեղուկով լցված տրանսֆորմատորները, թեև ավանդական են, իրենց հետ բերում են ներհատուկ պարտավորություններ, ինչպիսիք են թունավոր հեղուկի արտահոսքերը, թանկարժեք զսպման ավազանները, հրդեհաշիջման բարդ համակարգերը և սպասարկման բարձրացված ցիկլերը:

Չոր տիպի տրանսֆորմատորները վերացնում են այս գործառնական շփման կետերը: Օգտագործելով բարձրորակ պինդ մեկուսացման նյութեր (օրինակ՝ էպոքսիդային խեժ և Nomex թուղթ) օդի կոնվեկցիայի օպտիմիզացված ուղիների կողքին՝ այս ագրեգատները ապահովում են բացառիկ դիէլեկտրական ուժ և ջերմային դիմադրություն: Ժամանակակից արդյունաբերական համալիրներում, բարձրահարկ շենքերում, ստորգետնյա տարանցիկ ցանցերում և վերականգնվող էներգիայի կայաններում չոր տիպի ագրեգատները այլընտրանքային լուծումից անցել են ելակետային ինժեներական ստանդարտին: Դրանց հիմքում ընկած աշխատանքային սկզբունքները, մեխանիկական ճարտարապետությունը, նյութերի բնութագրերը և սպասարկման ընթացակարգերը հասկանալը կարևոր է էներգահամակարգերի հստակեցման համար, որոնք առավելագույնի են հասցնում շարունակական շահագործման ժամանակը, նվազագույնի են հասցնում գործառնական վտանգները և ապահովում են ներդրումների գերազանց վերադարձ:

1. Լարման փոխակերպման հիմնարար ֆիզիկա

Չոր տիպի տրանսֆորմատորները ստատիկ էլեկտրամագնիսական սարքեր են, որոնք գործում են խստորեն էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքների հիման վրա՝ առանց հեղուկ միջավայրի լարման մակարդակի բարձրացման կամ իջեցման: Երբ փոփոխական լարումը կիրառվում է առաջնային ոլորուն, այն առաջացնում է դինամիկ, ժամանակով փոփոխվող մագնիսական հոսք կենտրոնական շերտավորված պողպատե միջուկում: Այս փոփոխական մագնիսական հոսքը հոսում է միջուկով և ուղղակիորեն միանում է երկրորդական ոլորուն: Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքին համապատասխան, երկրորդական տերմինալների վրա առաջանում է համապատասխան էլեկտրաշարժիչ ուժ (EMF), որն ուղիղ համեմատական ​​է առաջնային և երկրորդային կծիկների միջև պտույտի հարաբերակցությանը:

Հեղուկի մեջ ընկղմված և չոր տիպի միավորների միջև առաջնային գործառնական տարբերությունը սառեցման և մեկուսացման մեխանիզմի մեջ է: Հեղուկ միավորները կախված են հանքային յուղից կամ սինթետիկ եթերներից՝ միջուկից ջերմությունը կլանելու և ճառագայթման միջոցով այն դեպի դուրս փոխանցելու համար: Չոր տիպի տրանսֆորմատորները, որոնք սովորաբար օգտագործում են էպոքսիդային խեժի ձուլում, օգտագործում են ամուր դիէլեկտրիկ նյութեր՝ համակցված բնական օդի շրջանառության (AN) կամ հարկադիր օդափոխության (AF) հետ ներքին հովացման ուղիներով:

2. Հիմնական էլեկտրամագնիսական հարաբերություններ և հաշվարկման շրջանակներ

Լարման փոխակերպումը կարգավորող հարաբերությունը սահմանվում է հիմնարար տրանսֆորմատորի ազդեցությամբ EMF հավասարմամբ.

Այս ձևակերպման մեջ.

• E-ն  ներկայացնում է արմատային միջին քառակուսի (RMS) առաջացած լարումը վոլտերով (V):

• f-  ը համակարգի հաճախականությունն է Հերցում (Հց):

• N-ը  նշանակում է կոնկրետ ոլորուն վրա մետաղալարերի պտույտների ընդհանուր թիվը:

Մագնիսական հոսքը ինքնին միջուկի խաչմերուկի տարածքի ($A$) և հոսքի առավելագույն խտության (Bm) արդյունքն է.

Առաջնային կողմի (ինդեքս 1) և երկրորդական կողմի (ինդեքս 2) միջև լարման և հոսանքի փոխանցման իդեալական գործակիցները ուղղակիորեն համապատասխանում են ոլորուն պտույտների համարներին (N1 և N2).

Այստեղ I1-ը և I2-ը ներկայացնում են առաջնային և երկրորդային լրիվ բեռնված հոսանքները՝ ցույց տալով հոսանքի և լարման հակադարձ կապը էներգիայի պահպանման համար՝ հանած ներքին միջուկի և պղնձի կորուստները:

Կառուցվածքային բաղադրիչներ և նյութերի բնութագրեր

Բարձր արդյունավետության չոր տիպի տրանսֆորմատորները կառուցված են սիլիկոնային պողպատե միջուկների, բարձր կարգի պինդ մեկուսացման համակարգերի և ճշգրիտ նախագծված օդային ալիքների միջոցով:

Կարճ միացման լարումներին, ջերմային ընդարձակմանը և աշխատանքային ծանր պայմաններին դիմակայելու համար չոր տիպի տրանսֆորմատորի առանձին բաղադրիչները պետք է համապատասխանեն խիստ մետաղագործական և էլեկտրական բնութագրերին: Յուրաքանչյուր տարր՝ սկսած մագնիսական միջուկի հատիկների դասավորվածությունից մինչև ոլորուն փայլաթիթեղի երկրաչափությունը, ուղղակիորեն ազդում է միավորի ջերմային արդյունավետության, ձայնի մակարդակի և ընդհանուր շահագործման ժամկետի վրա:

1. Կառուցվածքային միջուկի ձևավորում և մագնիսական շղթայի օպտիմալացում

Մագնիսական միջուկը ծառայում է որպես փոփոխական մագնիսական հոսքի առաջնային ուղի: Բարձր արդյունավետության չոր տիպի տրանսֆորմատորներն օգտագործում են սառը գլանվածքով հացահատիկի վրա հիմնված (CRGO) սիլիկոնային պողպատից լամինացիաներ, որոնք պատված են անօրգանական մեկուսիչով: Շրջանաձև հոսանքի կորուստները և տեղայնացված գերտաքացումը նվազեցնելու համար առանձին շերտավորումները պահվում են բարակ, սովորաբար 0,23 մմ-ից 0,30 մմ:

Ժամանակակից արտադրությունն օգտագործում է միաձույլ միջուկի շարվածք: 90 աստիճան հետույքի հոդերի փոխարեն լամինացիաները ճշգրտորեն կտրված են 45 աստիճանի անկյան տակ՝ օֆսեթ համընկնող քայլերով: Այս դիզայնը հարթեցնում է մագնիսական հոսքի գծերը պողպատի հացահատիկի կառուցվածքի երկայնքով՝ զգալիորեն նվազեցնելով առանց բեռի կորուստները, նվազեցնելով գրգռման հոսանքի պահանջները և կրճատելով ակուստիկ աղմուկը 3 դԲ-ից մինչև 8 դԲ՝ համեմատած սովորական հոդերի նախագծերի հետ:

2. ոլորուն ճարտարապետություն և դիէլեկտրական նյութեր

Տրանսֆորմատորի պարույրների ֆիզիկական երկրաչափությունը և մեկուսացումը ուղղակիորեն թելադրում են դրա կարճ միացման ուժը և ջերմային դիմացկունությունը: Բարձր լարման (HV) ոլորունները սովորաբար օգտագործում են շարունակական սկավառակի կամ բազմաշերտ հատվածի նմուշներ, մինչդեռ ցածր լարման (LV) ոլորունները օգտագործում են լայն պղնձե կամ ալյումինե փայլաթիթեղի թերթեր, այլ ոչ թե կլոր լարեր:

Փայլաթիթեղի ոլորունները ունեն զգալի էլեկտրական և մեխանիկական առավելություններ.

• Առանցքային լարվածության վերացում. փայլաթիթեղի թերթիկները ձգվում են կծիկի ողջ բարձրության վրա՝ գործնականում վերացնելով առանցքային մեխանիկական ուժերը կարճ միացման իրադարձությունների ժամանակ:

• Ջերմային ցրում. շարունակական մետաղական շերտը նվազեցնում է տեղայնացված ջերմային թեժ կետերը և արագացնում ջերմության փոխանցումը դեպի դուրս հովացման անցուղիներ:

• Նվազեցված մասնակի լիցքաթափում. լարման միատեսակ գրադիենտները կծիկի շերտերի միջով կանխում են լարման տեղայնացված կոնցենտրացիաները՝ պահպանելով մասնակի լիցքաթափման մակարդակը բացառիկ ցածր:

Կառուցվածքային մեկուսացումը հիմնված է բարձր ջերմաստիճանի դիէլեկտրիկ նյութերի վրա, ինչպիսիք են Nomex արամիդ թղթերը, ապակեպլաստե ամրացված էպոքսիդները և F կամ H դասի մեկուսացման համակարգերը: Չոր տիպի տրանսֆորմատորների ջերմամեկուսացման դասերը նշվում են որպես դասի F կամ դասի H.

• F դասի մեկուսացում. գործառնական ջերմային սահմանը թույլ է տալիս ոլորման ջերմաստիճանի առավելագույն բարձրացում 105 K- ով (շրջակա միջավայրի շահագործման ստանդարտ պայմաններում): Սա արդյունաբերության ելակետային ստանդարտն է:

• H դասի մեկուսացում. Գործող ջերմային սահմանաչափը թույլ է տալիս ոլորման ջերմաստիճանի առավելագույն բարձրացում 150 Կ (ստանդարտ շրջակա միջավայրի աշխատանքային պայմաններում), որը վերապահված է մասնագիտացված կամ բարձր ջերմաստիճանի պահանջներին:

Առաջնային տեսակներ և ճարտարապետական ​​տարբերություններ

Չոր տիպի տրանսֆորմատորները կառուցվում են օգտագործելով երկու հիմնական մեկուսացման ճարտարապետություն՝ ձուլածո խեժի տրանսֆորմատորներ (CRT) և վակուումային ճնշման ներծծված (VPI) միավորներ:

Տրանսֆորմատորի ճիշտ ճարտարապետության ընտրությունը մեծապես կախված է տեղադրման միջավայրից: Թեև և՛ CRT, և՛ VPI նախագծերը գործում են չոր վիճակում՝ առանց հեղուկ դիէլեկտրիկների, դրանց արտադրության մեթոդները, կառուցվածքային պարկուճը և շրջակա միջավայրի հանդուրժողականությունը զգալիորեն տարբերվում են: Համապատասխան դիզայնի ընտրությունը պահանջում է գնահատել տեղանքի խոնավությունը, քիմիական ազդեցությունը, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի տատանումները և սպասարկման մատչելիությունը:

1. Ձուլածո խեժի տրանսֆորմատորներ (CRT). Շինարարություն և շրջակա միջավայրի հարմարեցում

Ձուլված խեժի տրանսֆորմատորները (CRT) ունեն բարձր լարման ոլորուններ, որոնք ամբողջությամբ պարփակված են էպոքսիդային խեժի մեջ խիստ վակուումային գործընթացի ներքո: Նախապես տաքացված պարույրները տեղադրվում են հերմետիկ ձուլման կաղապարների մեջ, որտեղ սիլիկացիոն ալյուրով լցված հեղուկ էպոքսիդային խեժը ներարկվում է խորը վակուումի տակ: Այս գործընթացը լիովին վերացնում է խեժի մատրիցայի մեջ առկա միկրո-դատարկությունները՝ պահելով մասնակի արտանետման մակարդակը ծայրահեղ ցածր՝ սովորաբար 10 պիկո-Կուլոն (pC) տակ:

Այս պինդ էպոքսիդային խեժի պարկուճը CRT ագրեգատները գործնականում անձեռնմխելի է դարձնում խոնավությունից, փոշուց և քայքայիչ արդյունաբերական մթնոլորտից: Նրանք իդեալական են կոշտ միջավայրերի համար, ինչպիսիք են օֆշորային հարթակները, քիմիական գործարանները, հանքարդյունաբերության վայրերը և խոնավ ափամերձ տարածքները: Խեժի հաստ շերտը նաև ապահովում է բացառիկ կառուցվածքային ամրություն՝ օգնելով կծիկներին դիմակայել ծանր էլեկտրամեխանիկական ուժերին ցանցի կարճ միացումների ժամանակ:

Ծանր արդյունաբերական օբյեկտների համար, որոնք պահանջում են ոտնահետքի կոմպակտ բաշխում, բարձր մեխանիկական ուժ և ամբողջական խոնավությունից պաշտպանություն, բարձր արդյունավետությամբ եռաֆազ չոր տիպի տրանսֆորմատոր ընտրելը ապահովում է հզոր էներգիայի մատակարարում՝ առանց դիէլեկտրիկի խզման կամ հեղուկի արտահոսքի ռիսկի: Ավելին, այս պինդ ձուլման միավորները համապատասխանում են խիստ եվրոպական C2, E2 և F1 կատարողականի դասակարգմանը բնապահպանական անվտանգության և հրդեհային դիմադրության համար:

2. Վակուումային ճնշման ներծծված (VPI) տրանսֆորմատորներ. ինժեներական ճկունություն

Վակուումային ճնշման ներծծված (VPI) տրանսֆորմատորներն օգտագործում են բաց պոլիեսթեր կամ սիլիկոնե լաքի ներծծման գործընթաց, քան պինդ էպոքսիդային ձուլում: Նախապես փաթաթված միջուկը և կծիկը տեղադրվում են ճնշման անոթի ներսում, որտեղ բարձր վակուումը դուրս է մղում օդը և խոնավությունը մեկուսացման շերտերից: Այնուհետև ներարկվում է բարձր ջերմաստիճանի սինթետիկ լաքը՝ հավաքը սուզելու համար, որին հաջորդում է դրական ճնշում՝ լաքը խորացնելու յուրաքանչյուր ծակոտի մեջ: Վերջապես, հավաքը մշակվում է ջեռոցում, որպեսզի ձևավորվի ամուր, խոնավության դիմացկուն կապ:

VPI նախագծերն առաջարկում են հստակ գործնական առավելություններ.

• Գերազանց ջերմային ցրում, քանի որ ավելի բարակ մեկուսիչ շերտը թույլ է տալիս ջերմությունը արդյունավետ կերպով դուրս գալ հաղորդիչներից:

• Ավելի թեթև ֆիզիկական քաշ և ավելի փոքր հետքեր՝ համեմատած ամուր ձուլման այլընտրանքների հետ:

• Գերազանց վերանորոգելիություն, քանի որ առանձին պարույրները հաճախ կարող են սպասարկվել կամ շրջվել տեղում՝ առանց ամբողջ հավաքույթը գցելու:

Ներքին կոմունալ սենյակների, առևտրային գրասենյակային կենտրոնների և չոր արտադրական գործարանների համար VPI տրանսֆորմատորներն ապահովում են ծախսարդյունավետ լուծում՝ գերազանց ծանրաբեռնված հզորությամբ և ջերմային կայունությամբ:

3. Համեմատելով CRT-ի և VPI-ի ճարտարապետական ​​տարբերությունները

Տեխնիկական բնութագրերը և կատարողականի պարամետրերը

Էլեկտրաէներգիայի բաշխիչ ցանցերի համար չոր տիպի տրանսֆորմատորներ նշելիս ինժեներները պետք է սահմանեն հիմնական էլեկտրական և գործառնական պարամետրերը՝ ըստ ստանդարտ ցանցի կոնֆիգուրացիաների.

• Հզորության միջակայք. Գնահատված հզորությունը ընդգրկում է 30 կՎԱ-ից մինչև 31,500 կՎԱ:

• Բարձր լարման վարկանիշ. սովորաբար 6.6 կՎ և ավելի բարձր (օրինակ՝ 6.6 կՎ, 10 կՎ, 11 կՎ, 22 կՎ, 33 կՎ, 35 կՎ):

• Վեկտորային խմբեր / Միացման նշաններ. Ստանդարտ կապի կոնֆիգուրացիաները ներառում են Dyn11, Yyn0, Ynd11, Ynyn0 և Yd11:

• Սառեցման մեթոդներ. AN (Air Natural) կամ AF (Air Forced, հզորությունը մինչև 30–50%):

• Մեկուսացման դաս՝ F դաս (Ստանդարտ 105 K բարձրացում) կամ դաս H (հատուկ 150 K բարձրացում):