Aká je funkcia jadra v transformátore ponorenom do oleja?

V napájacom systéme je olejový transformátor kľúčovým elektrickým zariadením používaným na dosiahnutie premeny energie medzi rôznymi úrovňami napätia. Vo vnútornej štruktúre transformátora je železné jadro jedným zo základných komponentov, ktoré určujú jeho výkon, účinnosť a stabilitu.

1. Základná funkcia železného jadra
Hlavnou funkciou roztrhol sa transformátor ponorený do oleja je prenos energie medzi primárnym vinutím a sekundárnym vinutím prostredníctvom princípu elektromagnetickej indukcie. Železné jadro je kľúčovým médiom v tomto procese premeny energie.

1. Poskytnite dráhu magnetického toku
Primárnou funkciou železného jadra je poskytnúť kanál s nízkym magnetickým odporom pre magnetický tok transformátora. Keď prúd preteká primárnym vinutím, vytvára sa striedavé magnetické pole a tieto magnetické toky prúdia cez železné jadro a indukujú napätie v sekundárnom vinutí. Existencia železného jadra výrazne zvyšuje účinnosť magnetickej väzby.

2. Znížte straty energie
V porovnaní so vzduchom je magnetická permeabilita materiálu železného jadra (ako je za studena valcovaný plech z kremíkovej ocele) oveľa vyššia, čo môže účinne koncentrovať magnetický tok a znižovať únikový magnetický jav, čím sa výrazne znižuje strata energie a zlepšuje sa účinnosť transformátora.

3. Stabilita nosnej konštrukcie
Železné jadro nie je len dráha magnetického toku, ale aj mechanická nosná konštrukcia pre celé vinutie. Dokáže odolať elektromagnetickej sile pri skrate a zachovať stabilitu vnútornej štruktúry transformátora.

2. Materiál a štruktúra železného jadra

1. Výber materiálu
Železné jadro je zvyčajne vyrobené z **za studena valcovaných orientovaných plechov z kremíkovej ocele (CRGO)** s vysokou magnetickou permeabilitou a nízkou stratou. Kremíková oceľ obsahuje 2% až 3% kremíka, čo môže výrazne zvýšiť magnetickú permeabilitu a znížiť straty vírivými prúdmi.

2. Štruktúra laminovania (laminácia)
Aby sa znížila strata vírivými prúdmi (Eddy Current Loss), železné jadro nie je celý blok, ale je zložené z vrstiev tenkých plechov oddelených izolačnou farbou. Typická hrúbka je 0,23 mm alebo 0,27 mm.

3. Štrukturálna forma
Bežné formy železného jadra transformátorov ponorených do oleja sú:

Štruktúra jadra (typ jadra): Vinutie obklopuje železné jadro;

Štruktúra škrupiny (Typ škrupiny): Železné jadro obklopuje vinutie;

Trojfázová trojstĺpcová štruktúra: bežne používaná v trojfázových transformátoroch na zníženie spotreby materiálu a spotreby energie.

3. Elektromagnetické vlastnosti železného jadra a účinnosť transformátora
Kvalita železného jadra priamo ovplyvňuje výkon transformátora, najmä v nasledujúcich aspektoch:

1. Strata jadra
Zahŕňa stratu hysterézy a stratu vírivých prúdov, ktoré sú hlavnými zdrojmi strát, keď je transformátor nezaťažený. Vysokokvalitné plechy z kremíkovej ocele môžu výrazne znížiť túto časť strát.

2. Problém saturácie magnetického toku
Železné jadro má určitú hranicu prenášania magnetického toku. Keď sa tento limit prekročí (t.j. magnetická saturácia), indukované napätie sa už nebude meniť lineárne a spôsobí nárast tepla a elektrické zlyhanie. Preto by sa pri návrhu mala zvážiť primeraná hustota magnetického toku (všeobecne regulovaná na 1,5 ~ 1,7 T).

3. Magnetické ovládanie úniku
Únik magnetického toku povedie k zníženiu účinnosti indukcie, lokálnemu prehriatiu a dokonca k interferencii s okolitým zariadením. Optimalizácia tvaru železného jadra a usporiadania vinutí môže pomôcť znížiť vplyv unikajúceho magnetického toku.

4. Spoločná práca železného jadra a chladiaceho systému ponoreného do oleja
V olejových transformátoroch hrá transformátorový olej izolačnú úlohu a používa sa na chladenie komponentov generujúcich teplo. Železné jadro bude generovať veľa tepla v dôsledku častých zmien magnetického toku, takže na odvádzanie tepla je potrebný transformátorový olej.

Olej preteká medzerou jadra a účinne odoberá teplo;

Zlepšenie účinnosti chladenia prostredníctvom systému nútenej cirkulácie oleja;

Zabezpečte úplný kontakt a izoláciu medzi jadrom a olejovým izolačným materiálom.

5. Kľúčové technológie vo výrobe jadra

1. Technológia rezania a stohovania
Kusy jadra je potrebné presne narezať, aby sa zabezpečila geometrická konzistencia. Proces stohovania využíva technológie ako „step lap“ a „staged stacking“ na efektívne zníženie magnetického odporu a medzier.

2. Protihlukové prevedenie
Jadro bude generovať hluk v dôsledku magnetostrikčného efektu pod vysokofrekvenčnými striedavými magnetickými poľami, čo sa nazýva "bzučanie". Na zníženie hluku je potrebné:

Prísne kontrolujte medzeru medzi jadrami;

Používajte antivibračnú štruktúru a olejové podložky;

Na zníženie vibrácií použite "úplné skosené spoje" alebo "45° prekrytie".

6. Bežné poruchy a body údržby
Počas dlhodobej prevádzky môže mať železné jadro nasledujúce problémy:

Lokálne prehriatie: môže byť spôsobené zlým kontaktom alebo skratom železného jadra;

Uvoľnené železné jadro: spôsobuje zvýšený hluk a konzolu je potrebné dotiahnuť;

Čiastočné vybitie alebo porucha: zvyčajne spôsobené poruchou izolácie alebo znečistením olejom.

Preventívne opatrenia zahŕňajú:

Pravidelné infračervené meranie teploty na kontrolu rozloženia teploty železného jadra;

Analýza kvality oleja na zabezpečenie pevnosti izolácie;

Online detekcia čiastočného vybitia na pochopenie prevádzkového stavu.

Železné jadro, ako hlavný komponent transformátora ponoreného do oleja, má viac funkcií ako len „magnetické vedenie“. Hrá viacero úloh, ako je vedenie magnetického toku, znižovanie strát, podporné konštrukcie a zlepšovanie stability. Je to kľúčový faktor pri určovaní výkonu, životnosti a bezpečnosti transformátora. Ako sa napájací systém vyvíja smerom k vysokému napätiu, veľkej kapacite, úspore energie a ochrane životného prostredia, materiál a dizajn železného jadra sa tiež neustále vyvíjajú a poskytujú pevný základ pre efektívnu prevádzku transformátora.