Care este funcția miezului într-un transformator immers în ulei?

În sistemul de alimentare, transformatorul cu scufundare în ulei este un dispozitiv electric cheie utilizat pentru a realiza conversia puterii între diferite niveluri de tensiune. În structura internă a transformatorului, miezul de fier este una dintre componentele de bază care îi determină performanța, eficiența și stabilitatea.

1. Funcția de bază a miezului de fier
Funcția principală a transformatorul immers în ulei s-a rupt este de a transfera puterea între înfășurarea primară și cea secundară prin principiul inducției electromagnetice. Miezul de fier este mijlocul cheie în acest proces de conversie a energiei.

1. Furnizați o cale de flux magnetic
Funcția principală a miezului de fier este de a oferi un canal de rezistență magnetică scăzută pentru fluxul magnetic al transformatorului. Când curentul trece prin înfășurarea primară, se generează un câmp magnetic alternativ, iar aceste fluxuri magnetice curg prin miezul de fier și induc tensiune în înfășurarea secundară. Existența miezului de fier sporește foarte mult eficiența cuplarii magnetice.

2. Reduce pierderile de energie
În comparație cu aerul, permeabilitatea magnetică a materialului miezului de fier (cum ar fi tabla de oțel cu siliciu laminată la rece) este mult mai mare, ceea ce poate concentra eficient fluxul magnetic și poate reduce fenomenul magnetic de scurgere, reducând astfel semnificativ pierderile de energie și îmbunătățind eficiența transformatorului.

3. Stabilitatea structurii suport
Miezul de fier nu este doar o cale de flux magnetic, ci și o structură mecanică de sprijin pentru întreaga înfășurare. Poate rezista la forța electromagnetică în timpul scurtcircuitului și poate menține stabilitatea structurii interne a transformatorului.

2. Materialul și structura miezului de fier

1. Selectarea materialului
Miezul de fier este de obicei realizat din **foi de oțel silicon orientat laminat la rece (CRGO)** cu permeabilitate magnetică ridicată și pierderi reduse. Oțelul siliconic conține 2% până la 3% siliciu, care poate crește semnificativ permeabilitatea magnetică și poate reduce pierderea curenților turbionari.

2. Structura de laminare (Laminare)
Pentru a reduce pierderile de curenți turbionari (Eddy Current Loss), miezul de fier nu este un bloc întreg, ci este compus din straturi de foi subțiri separate prin vopsea izolatoare. Grosimea tipică este de 0,23 mm sau 0,27 mm.

3. Forma structurală
Formele comune de miez de fier ale transformatoarelor cu scufundare în ulei sunt:

Structura miezului (Tipul miezului): Înfășurarea înconjoară miezul de fier;

Structura carcasei (Tipul carcasei): Miezul de fier inconjoara infasurarea;

Structură trifazată cu trei coloane: utilizată în mod obișnuit în transformatoarele trifazate pentru a reduce consumul de materiale și consumul de energie.

3. Proprietățile electromagnetice ale miezului de fier și ale eficienței transformatorului
Calitatea miezului de fier afectează direct performanța transformatorului, în special în următoarele aspecte:

1. Pierderea miezului
Include pierderea prin histerezis și pierderea curenților turbionari, care sunt principalele surse de pierdere atunci când transformatorul este descărcat. Foile de oțel siliconic de înaltă calitate pot reduce foarte mult această parte a pierderii.

2. Problemă de saturație a fluxului magnetic
Miezul de fier are o anumită limită de purtare a fluxului magnetic. Când această limită este depășită (adică saturația magnetică), tensiunea indusă nu se va mai schimba liniar și va provoca creșterea căldurii și defecțiunea electrică. Prin urmare, în timpul proiectării ar trebui luată în considerare o densitate rezonabilă a fluxului magnetic (în general controlată la 1,5 ~ 1,7 T).

3. Control magnetic al scurgerilor
Fluxul magnetic de scurgere va duce la reducerea eficienței inducției, supraîncălzirea locală și chiar interferența cu echipamentele din jur. Optimizarea formei miezului de fier și a aranjamentului înfășurărilor poate ajuta la reducerea impactului fluxului magnetic de scurgere.

4. Lucru în colaborare a miezului de fier și a sistemului de răcire cu scufundare în ulei
În transformatoarele cu scufundare în ulei, uleiul de transformator joacă atât un rol izolator, cât și este utilizat pentru răcirea componentelor generatoare de căldură. Miezul de fier va genera multă căldură din cauza schimbărilor frecvente de flux magnetic, astfel încât uleiul de transformator este necesar pentru a elimina căldura.

Uleiul curge prin golul miezului, luând efectiv căldura;

Îmbunătățiți eficiența răcirii prin sistemul de circulație forțată a uleiului;

Asigurați contactul și izolarea completă între miez și materialul de izolare cu ulei.

5. Tehnologii cheie în producția de bază

1. Tehnologia de tăiere și stivuire
Piesele de miez trebuie tăiate cu precizie pentru a asigura consistența geometrică. Procesul de stivuire utilizează tehnologii precum „stivuire în pas” și „stivuire eșalonată” pentru a reduce în mod eficient rezistența magnetică și golurile.

2. Design anti-zgomot
Miezul va genera zgomot datorită efectului magnetostrictiv sub câmpuri magnetice alternative de înaltă frecvență, care se numește „zâmbit”. Pentru a reduce zgomotul, este necesar să:

Controlați cu strictețe distanța dintre miezuri;

Utilizați structură anti-vibrații și tampoane de ulei;

Utilizați „articulații teșite complete” sau „suprapunere la 45°” pentru a reduce vibrațiile.

6. Defecțiuni comune și puncte de întreținere
În timpul funcționării pe termen lung, miezul de fier poate avea următoarele probleme:

Supraîncălzirea locală: poate fi cauzată de un contact slab sau scurtcircuit al miezului de fier;

Miez de fier slăbit: provoacă zgomot crescut, iar suportul trebuie strâns;

Descărcări parțiale sau defecțiuni: de obicei cauzate de defecțiunea izolației sau de poluarea cu ulei.

Măsurile preventive includ:

Măsurare regulată a temperaturii în infraroșu pentru a verifica distribuția temperaturii miezului de fier;

Analiza calității uleiului pentru a asigura rezistența izolației;

Detectare online a descărcării parțiale pentru a înțelege starea de funcționare.

Fiind componenta centrală a transformatorului cu scufundare în ulei, miezul de fier are mai multe funcții decât doar „conducție magnetică”. Joacă roluri multiple, cum ar fi conducerea fluxului magnetic, reducerea pierderilor, susținerea structurilor și îmbunătățirea stabilității. Este un factor cheie în determinarea performanței, duratei de viață și siguranței transformatorului. Pe măsură ce sistemul de alimentare se dezvoltă spre înaltă tensiune, capacitate mare, economisire de energie și protecția mediului, materialul și designul miezului de fier evoluează constant, oferind o bază solidă pentru funcționarea eficientă a transformatorului.