Quruq turdagi transformatorlar: ish printsipi, diagrammalar, qismlar va texnik xususiyatlar

Quruq turdagi transformatorlar statik elektromagnit quvvat qurilmalari bo'lib, ular ichki va og'ir sanoat muhitida yong'in xavfi va ekologik xavflarni minimallashtirish, kuchlanishni o'zgartirish va xavfsiz elektr izolyatsiyasiga erishish uchun suyuq dielektriklardan ko'ra tabiiy havo konvektsiyasi yoki majburiy sovutishdan foydalanadi.

Bir qarashda

Quruq turdagi transformatorlarning umumiy ko'rinishi

Quruq turdagi transformatorlar suyuq dielektriklarga tayanmasdan kritik, yong'inga qarshi kuchlanishni tartibga solish va zamonaviy elektr tarmoqlari bo'ylab elektr taqsimotini ta'minlaydi.

Bugungi ob'ektlar menejerlari va elektrotexnika muhandislari murakkab muammoga duch kelishmoqda: ixcham ichki makonlarda yoki atrof-muhitga sezgir joylarda yuqori quvvat zichligi, yuqori ishonchlilik va mutlaq yong'in xavfsizligini ta'minlash. Suyuqlik bilan to'ldirilgan transformatorlar, an'anaviy bo'lsa-da, zaharli suyuqlik oqishi, qimmatbaho saqlash havzalari, murakkab yong'inni o'chirish tizimlari va yuqori texnik xizmat ko'rsatish davrlari kabi o'ziga xos majburiyatlarni keltirib chiqaradi.

Quruq turdagi transformatorlar ushbu operatsion ishqalanish nuqtalarini yo'q qiladi. Optimallashtirilgan havo konvektsiya yo'llari bilan bir qatorda yuqori sifatli qattiq izolyatsion materiallardan (masalan, epoksi qatroni va Nomex qog'ozidan) foydalangan holda, bu birliklar ajoyib dielektrik quvvat va issiqlik qarshiligini ta'minlaydi. Zamonaviy sanoat majmualarida, ko'p qavatli binolarda, er osti tranzit tarmoqlarida va qayta tiklanadigan energiya zavodlarida quruq turdagi bloklar muqobil yechimdan asosiy muhandislik standartiga o'tdi. Ularning asosiy ish tamoyillarini, mexanik arxitekturasini, materiallar spetsifikatsiyalarini va texnik xizmat ko'rsatish tartiblarini tushunish uzluksiz ishlash vaqtini maksimal darajada oshiradigan, operatsion xavflarni minimallashtiradigan va investitsiyalardan yuqori daromad keltiradigan energiya tizimlarini belgilash uchun juda muhimdir.

1. Kuchlanish transformatsiyasining asosiy fizikasi

Quruq turdagi transformatorlar elektromagnit induksiya tamoyillari asosida qat'iy ishlaydigan statik elektromagnit qurilmalar bo'lib, suyuq muhitlarsiz kuchlanish darajasini yuqoriga yoki pastga oshiradi. Birlamchi o'rashga o'zgaruvchan kuchlanish qo'llanilganda, u markaziy laminatlangan po'lat yadro ichida dinamik, vaqt o'zgaruvchan magnit oqim hosil qiladi. Ushbu o'zgaruvchan magnit oqim yadro orqali oqadi va to'g'ridan-to'g'ri ikkilamchi o'rash bilan bog'lanadi. Faraday induktsiya qonuniga muvofiq, birlamchi va ikkilamchi bobinlar orasidagi aylanish nisbatiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lgan ikkilamchi terminallar bo'ylab mos keladigan elektromotor kuch (EMF) induktsiya qilinadi.

Suyuqlikka botirilgan va quruq turdagi qurilmalar o'rtasidagi asosiy operatsion farq sovutish va izolyatsiyalash mexanizmida yotadi. Suyuq birliklar yadrodan issiqlikni yutish va uni radiatsiya orqali tashqariga o'tkazish uchun mineral moy yoki sintetik esterlarga bog'liq. Quruq turdagi transformatorlar - odatda epoksi qatroni quyma - ichki sovutish kanallari orqali tabiiy havo aylanishi (AN) yoki majburiy havo ventilyatsiyasi (AF) bilan birlashtirilgan qattiq dielektrik materiallardan foydalanadi.

2. Asosiy elektromagnit aloqalar va hisoblash asoslari

Voltaj o'zgarishini boshqaradigan munosabatlar transformator induktsiyali EMFning asosiy tenglamasi bilan aniqlanadi:

Ushbu formulada:

• E  voltlarda (V) ildiz o'rtacha kvadrat (RMS) induktsiyalangan kuchlanishni ifodalaydi.

• f  - Gerts (Hz) da tizim chastotasi.

• N  ma'lum bir o'rashdagi simlarning umumiy sonini bildiradi.

Magnit oqimning o'zi yadro kesma maydoni ($A$) va maksimal oqim zichligi (Bm) mahsulotidir:

Birlamchi tomon (indeks 1) va ikkilamchi tomon (indeks 2) o'rtasidagi ideal kuchlanish va oqim o'tkazish nisbati to'g'ridan-to'g'ri o'rash burilish raqamlariga (N1 va N2) mos keladi:

Bu erda I1 va I2 birlamchi va ikkilamchi to'liq yuk oqimlarini ifodalaydi, energiya tejashni ta'minlash uchun zarur bo'lgan oqim va kuchlanish o'rtasidagi teskari munosabatni, minus ichki yadro va mis yo'qotishlarini ko'rsatadi.

Strukturaviy komponentlar va materiallar spetsifikatsiyalari

Yuqori samarali quruq turdagi transformatorlar pog'onali silikon po'lat yadrolari, yuqori sifatli qattiq izolyatsiya tizimlari va nozik muhandislik havo kanallari yordamida qurilgan.

Qisqa tutashuv kuchlanishiga, issiqlik kengayishiga va og'ir ish sharoitlariga bardosh berish uchun quruq turdagi transformatorning alohida komponentlari qat'iy metallurgiya va elektr xususiyatlariga javob berishi kerak. Har bir element - magnit yadrodagi donalarning hizalanishidan tortib o'rash folga geometriyasigacha - to'g'ridan-to'g'ri qurilmaning issiqlik samaradorligi, tovush darajasi va umumiy ishlash muddatiga ta'sir qiladi.

1. Strukturaviy yadro dizayni va magnit sxemani optimallashtirish

Magnit yadro o'zgaruvchan magnit oqim uchun asosiy yo'l bo'lib xizmat qiladi. Yuqori samarali quruq turdagi transformatorlar noorganik izolyatsiya bilan qoplangan sovuq haddelenmiş donga yo'naltirilgan (CRGO) silikon po'latdan yasalgan laminatsiyalardan foydalanadi. Kiruvchi oqim yo'qotishlarini va mahalliy haddan tashqari qizib ketishni kamaytirish uchun individual laminatsiya odatda 0,23 mm dan 0,30 mm gacha bo'lgan nozik holda saqlanadi.

Zamonaviy ishlab chiqarish bosqichma-bosqich mitred yadroli stackingdan foydalanadi. 90 graduslik bo'g'inlar o'rniga laminatsiya 45 graduslik burchak ostida, bir-biriga mos keladigan qadamlar bilan aniq kesiladi. Ushbu dizayn magnit oqim chiziqlarini po'latning don strukturasi bo'ylab tekislaydi, yuksiz yo'qotishlarni sezilarli darajada kamaytiradi, qo'zg'alish oqimi talablarini kamaytiradi va an'anaviy qo'shma konstruktsiyalarga nisbatan akustik shovqinni 3 dB dan 8 dB gacha qisqartiradi.

2. O'rash arxitekturasi va dielektrik materiallar

Transformator sariqlarining jismoniy geometriyasi va izolyatsiyasi uning qisqa tutashuv kuchini va termal chidamliligini bevosita belgilaydi. Yuqori kuchlanishli (HV) o'rashlar odatda uzluksiz disk yoki ko'p qatlamli uchastkali dizaynlardan foydalanadi, past kuchlanishli (LV) o'rashlarda yumaloq simlardan ko'ra keng mis yoki alyuminiy folga plitalari qo'llaniladi.

Folga o'rashlar katta elektr va mexanik afzalliklarga ega:

• Eksenel stressni yo'q qilish: folga varaqlari bobinning to'liq balandligi bo'ylab cho'ziladi va quyi oqimdagi qisqa tutashuv hodisalari paytida eksenel mexanik kuchlarni deyarli yo'q qiladi.

• Issiqlik tarqalishi: Uzluksiz metall qatlam mahalliy termal issiq nuqtalarni kamaytiradi va issiqlik o'tkazuvchanligini sovutish yo'llariga tezlashtiradi.

• Qisman deşarjning kamayishi: Bobin qatlamlari bo'ylab bir xil kuchlanish gradientlari mahalliy kuchlanish kontsentratsiyasini oldini oladi va qisman tushirish darajasini juda past darajada ushlab turadi.

Strukturaviy izolyatsiya Nomex aramid qog'ozlari, shisha tolali mustahkamlangan epoksilar va F yoki H sinfidagi izolyatsiya tizimlari kabi yuqori haroratli dielektrik materiallarga tayanadi. Quruq turdagi transformator issiqlik izolyatsiyasi sinflari F yoki H sinfi sifatida belgilanadi:

• F sinf izolyatsiyasi: Operatsion issiqlik chegarasi maksimal o'rash haroratining ga ko'tarilishiga imkon beradi 105 K (standart muhit ish sharoitida). Bu sanoatning asosiy standartidir.

• H sinf izolyatsiyasi: Ishlaydigan issiqlik chegarasi ixtisoslashtirilgan yoki yuqori harorat talablari uchun ajratilgan maksimal o'rash haroratining 150 K (standart muhit ish sharoitida) ko'tarilishiga imkon beradi.

Birlamchi turlari va arxitektura farqlari

Quruq turdagi transformatorlar ikkita asosiy izolyatsiya arxitekturasi yordamida qurilgan: quyma qatron transformatorlari (CRT) va vakuum bosimi bilan singdirilgan (VPI) birliklari.

To'g'ri transformator arxitekturasini tanlash ko'p jihatdan o'rnatish muhitiga bog'liq. CRT va VPI konstruktsiyalari suyuq dielektriklarsiz quruq holda ishlayotgan bo'lsa-da, ularni ishlab chiqarish usullari, strukturaviy inkapsulyatsiya va atrof-muhitga chidamlilik sezilarli darajada farqlanadi. Tegishli dizaynni tanlash sayt namligini, kimyoviy ta'sirni, atrof-muhit haroratining o'zgarishini va texnik xizmat ko'rsatish imkoniyatini baholashni talab qiladi.

1. Quyma qatron transformatorlari (CRT): Qurilish va atrof-muhitga mos

Quyma qatron transformatorlari (CRT) qattiq vakuum jarayoni ostida epoksi qatroniga to'liq o'ralgan yuqori voltli o'rashlarga ega. Oldindan isitiladigan rulonlar havo o'tkazmaydigan quyma qoliplarga joylashtiriladi, bu erda kremniy uni bilan to'ldirilgan suyuq epoksi qatroni chuqur vakuum ostida AOK qilinadi. Bu jarayon qatronlar matritsasidagi mikro-bo'shliqlarni butunlay yo'q qiladi, qisman tushirish darajasini juda past darajada ushlab turadi - odatda 10 piko-kulon (pC) ostida.

Ushbu qattiq epoksi qatronli kapsülleme CRT qurilmalarini namlik, chang va korroziy sanoat atmosferasiga deyarli immunitetga ega qiladi. Ular dengiz platformalari, kimyoviy zavodlar, kon qazish maydonchalari va nam qirg'oq hududlari kabi og'ir muhitlar uchun idealdir. Qalin qatron qatlami, shuningdek, g'altakning qisqa tutashuvi paytida kuchli elektromexanik kuchlarga bardosh berishga yordam beradigan ajoyib strukturaviy quvvatni ta'minlaydi.

Yilni ixcham hajmda taqsimlash, yuqori mexanik kuch va namlikdan to'liq himoya qilishni talab qiladigan og'ir sanoat ob'ektlari uchun yuqori samarali uch fazali quruq turdagi transformatorni tanlash dielektrik parchalanish yoki suyuqlikning oqishi xavfisiz mustahkam quvvat etkazib berishni ta'minlaydi. Bundan tashqari, bu qattiq quyma birliklar ekologik xavfsizlik va yong'inga chidamlilik bo'yicha qat'iy Evropa C2, E2 va F1 ishlash tasniflariga mos keladi.

2. Vakuum bosimi singdirilgan (VPI) transformatorlari: muhandislik moslashuvchanligi

Vakuum bosimi bilan singdirilgan (VPI) transformatorlar qattiq epoksi quyish o'rniga ochiq poliester yoki silikon lakni singdirish jarayonidan foydalanadi. Oldindan o'ralgan yadro va rulonli birikmalar bosimli idish ichiga joylashtiriladi, bu erda yuqori vakuum havo va namlikni izolyatsiya qatlamlaridan evakuatsiya qiladi. Keyin yig'ilishni suvga botirish uchun yuqori haroratli sintetik lak AOK qilinadi, so'ngra lakni har bir teshikka chuqurlashtirish uchun musbat bosim o'tkaziladi. Nihoyat, yig'ish qattiq, namlikka chidamli birikma hosil qilish uchun pechda quritiladi.

VPI dizaynlari aniq amaliy afzalliklarni taklif qiladi:

• Yuqori issiqlik tarqalishi, chunki yupqaroq izolyatsiya qatlami issiqlikning o'tkazgichlardan samarali chiqishiga imkon beradi.

• Qattiq quyma alternativlarga nisbatan engilroq jismoniy vazn va kichikroq oyoq izlari.

• Ajoyib ta'mirlash imkoniyati, chunki alohida rulonlarga tez-tez xizmat ko'rsatish yoki butun yig'ilishni tashlamasdan joyida qayta o'rash mumkin.

Yopiq kommunal xonalar, tijorat ofis markazlari va quruq ishlab chiqarish korxonalari uchun VPI transformatorlari mukammal haddan tashqari yuk ko'tarish qobiliyati va termal barqarorlikka ega iqtisodiy jihatdan samarali echimni ta'minlaydi.

3. CRT va VPI arxitektura farqlarini solishtirish

Texnik spetsifikatsiyalar va ishlash parametrlari

Elektr taqsimlash tarmoqlari uchun quruq turdagi transformatorlarni belgilashda muhandislar standart tarmoq konfiguratsiyasiga muvofiq asosiy elektr va operatsion parametrlarni aniqlashlari kerak:

• Imkoniyatlar oralig'i: Nominal quvvat 30 kVA dan 31 500 kVA gacha.

• Yuqori kuchlanish darajasi: Odatda 6,6 kV va undan yuqori (masalan, 6,6 kV, 10 kV, 11 kV, 22 kV, 33 kV, 35 kV).

• Vektor guruhlari / ulanish belgilari: standart ulanish konfiguratsiyasiga Dyn11, Yyn0, Ynd11, Ynyn0 va Yd11 kiradi.

• Sovutish usullari: AN (tabiiy havo) yoki AF (havo kuchlari, quvvatni 30-50% gacha oshirish).

• Izolyatsiya klassi: F klassi (standart 105 K ko'tarilish) yoki H klassi (maxsus 150 K ko'tarilish).