Aké sú mechanické napätia na veľkom výkonovom transformátore počas prevádzky?

Aké sú mechanické napätia na veľkom výkonovom transformátore počas prevádzky?

Ako dodávateľ veľkých transformátorov energie som bol svedkom zloženia zložitej súhry síl a stresu, že tieto zásadné kusy zariadenia vydržia počas prevádzky. Pochopenie týchto mechanických napätí je nevyhnutné na zabezpečenie spoľahlivosti, dlhovekosti a bezpečnosti výkonových transformátorov v rôznych elektrických systémoch.

1. Elektromagnetické sily

Jedným z primárnych zdrojov mechanického napätia vo veľkých výkonových transformátoroch sú elektromagnetické sily. Keď striedavý prúd preteká cez vinutie transformátora, vytvára magnetické pole. Interakcia medzi magnetickým poľom a vodičmi prenášajúcimi prúdom vytvára elektromagnetické sily.

Tieto sily sú úmerné k štvorcovi prúdu prúdiaceho vinutiami. Počas normálnej prevádzky sú elektromagnetické sily relatívne stabilné. V prípade krátkeho obvodu sa však prúd môže výrazne zvýšiť a niekedy dosahuje niekoľkokrát menovité prúd. Napríklad v scenári poruchy môže krátky obvodový prúd spôsobiť, že elektromagnetické sily sa zvýšia na extrémne vysoké úrovne.

Radiálne a axiálne elektromagnetické sily pôsobia na vinutie transformátora. Radiálne sily majú tendenciu tlačiť vinutia smerom von alebo dovnútra, v závislosti od smeru prúdu a magnetického poľa. Na druhej strane axiálne sily pôsobia pozdĺž osi vinutí. Nadmerné radiálne sily môžu spôsobiť deformovanie vinutí, čo vedie k poškodeniu izolácie a potenciálnym krátkym obvodom vo vnútri vinutia. Axiálne sily môžu spôsobiť, že vinutia sa posúvajú axiálne, čo môže tiež poškodiť izolačné a mechanické podporné štruktúry.

Aby sme odolali týmto silám, navrhujeme našeTransformátory napätias robustnými vinutými štruktúrami. Používame vodiče s vysokou pevnosťou a starostlivo skonštruované izolačné materiály, aby sme zaistili, že vinutia môžu odolávať mechanickým napätiam spôsobeným elektromagnetickými silami. Okrem toho vykonávame podrobné simulácie elektromagnetického poľa počas fázy konštrukcie, aby sme presne predpovedali sily a optimalizovali konfiguráciu vinutia.

2. Termálne napätia

Tepelné napätia sú ďalším významným faktorom ovplyvňujúcim veľké výkonové transformátory. Počas prevádzky generujú výkonové transformátory teplo v dôsledku strát vo vinutí (straty medi) a jadra (straty železa). Generované teplo sa musí rozptýliť, aby sa udržala teplota transformátora v bezpečných limitoch.

V rámci transformátora sa však môže vyskytnúť nerovnomerné zahrievanie. Napríklad vnútorné vrstvy vinutia môžu zažiť vyššie teploty ako vonkajšie vrstvy kvôli vyššej hustote prúdu a tepelnému odporu izolácie. Tento teplotný rozdiel vytvára rozdiely v tepelnej expanzii medzi rôznymi časťami transformátora.

Keď sa materiály rozširujú a sťahujú sa so zmenami teploty, sú indukované tepelné napätia. Tieto napätia môžu spôsobiť mechanickú deformáciu vinutia, jadra a ďalších komponentov. V priebehu času môže opakované tepelné cyklovanie viesť k únave v materiáloch, čím sa zníži ich mechanická pevnosť. Napríklad izolačné materiály môžu prasknúť alebo delaminovať v dôsledku tepelného napätia, ktoré môžu ohroziť elektrické izolačné vlastnosti transformátora.

Na zvládnutie tepelných napätí začleňujeme do našich transformátorov efektívne chladiace systémy. Náš160 kva olej ponorený za transformátor výkonupoužíva olej ako chladivo. Olej cirkuluje cez transformátor, absorbuje teplo z vinutia a jadra a prenáša ho do chladiča. Navrhujeme tiež štruktúru transformátora, aby sme čo najviac zabezpečili rovnomerné rozloženie tepla, čím sa znižujeme teplotné rozdiely v transformátore.

3. Vibrácie a akustické napätia

Vibrácie a akustické napätia môžu tiež ovplyvniť mechanickú integritu veľkých výkonových transformátorov. Elektromagnetické sily uvedené vyššie môžu spôsobiť vibrácie vinutia a jadra. Chladiace ventilátory a čerpadlá v chladiacom systéme transformátora môžu navyše generovať vibrácie.

Tieto vibrácie sa môžu prenášať v celej štruktúre transformátora, čo spôsobuje opotrebenie komponentov. V priebehu času môžu nepretržité vibrácie uvoľniť spojenia, poškodiť izoláciu a dokonca viesť k zlyhaniu mechanických podporných štruktúr. Akustické napätia súvisia s hlukom generovaným transformátorom. Vibrácie vinutia a jadra vytvárajú zvukový hluk, ktorý môže spôsobiť namáhanie izolačných materiálov a iných komponentov, najmä pri dlhodobej prevádzke.

Na zmiernenie vibrácií a akustických napätí používame pri konštrukcii našich transformátorov materiály na tlmenie vibrácií. Starostlivo vyvážime rotujúce časti chladiaceho systému, aby sme znížili úrovne vibrácií. Pre naše11KV/33KV Cast Resin Dry Type Transformátor, Navrhujeme vinutia živicovej živice tak, aby mali vysokú mechanickú tuhosť, čo pomáha znižovať vibrácie a tvorbu hluku.

4. Vonkajšie sily

Vonkajšie sily môžu tiež pôsobiť na veľké výkonové transformátory. Počas prepravy môže byť transformátor vystavený otrasom a vibráciám. Nesprávna manipulácia počas inštalácie môže tiež spôsobiť mechanické poškodenie. Okrem toho môžu environmentálne faktory, ako sú zemetrasenia, vysoké podmienky vetra a záplavy, môžu vyvíjať vonkajšie sily na transformátore.

Zemetrasenia môžu generovať silné zemné pohyby, ktoré môžu spôsobiť, že sa transformátor presunie alebo prevráti. Vysoké - veterné sily môžu vyvíjať tlak na kryt transformátora, ktorý ho potenciálne deformuje. Záplavy môžu poškodiť elektrickú izoláciu transformátora a mechanické komponenty.

Aby sme chránili naše transformátory pred vonkajšími silami, navrhujeme ich pomocou silných krytov a mechanických podporných štruktúr. Počas procesu navrhovania vykonávame seizmickú analýzu, aby sme zabezpečili, že transformátor vydrží očakávané seizmické sily. Naše transformátory sú tiež navrhnuté tak, aby boli odolné voči vysokým podmienkam vetra a povodní, so správnym utesnením a hydroizoláciou.

Záver

Záverom je, že veľké výkonové transformátory sú počas prevádzky vystavené rôznym mechanickým napätiam, vrátane elektromagnetických síl, tepelných napätí, vibrácií a akustických napätí a vonkajších síl. Ako dodávateľ veľkých transformátorov energie berieme tieto napätia do úvahy v každej fáze procesu návrhu, výroby a inštalácie.

Použitím pokročilých techník navrhovania, vysokokvalitných materiálov a efektívnych systémov chladenia a ochrany zabezpečujeme, aby naši transformátori vydržali tieto mechanické napätia a poskytovali spoľahlivé služby po mnoho rokov. Ak potrebujete veľký výkonový transformátor, ktorý dokáže splniť vaše konkrétne požiadavky a odoláva prísnym prevádzkam, vyzývame vás, aby ste nás kontaktovali kvôli obstarávaniu a technickým diskusiám. Zaviazali sme sa, že vám poskytneme najlepšie transformátory výkonu - v triede a vynikajúci zákaznícky servis.

Odkazy

• Gross, GW a McPherson, G. (1998). Analýza a návrh energetického systému. Publishing PWS.
• Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov. McGraw - Hill.
• El - Hawary, Me (2008). Príručka elektrotechniky. CRC Press.