محافظ مغناطیسی و الکترومغناطیسی برای مخازن روغن ترانسفورماتور

در حین کار ترانسفورماتور ، شار مغناطیسی اصلی که از هسته عبور می کند باعث از بین رفتن آهن می شود و جریان جریان در سیم پیچ باعث از بین رفتن مس خواهد شد. علاوه بر این دو نوع اصلی ضرر ، شار نشت ناشی از جریان سیم پیچ و شار نشت فرار از هسته در هنگام بیش از حد هسته ، باعث ضرر اضافی در قسمت های ساختاری ترانسفورماتور می شود. این قطعات ساختاری شامل سیم پیچ ، گیره های هسته ، ورق های اصلی و مخازن روغن است.
در میان آنها ، در ترانسفورماتورهای ظرفیت- ، دیواره مخزن روغن به دلیل منطقه بزرگ و موقعیت مکانی نزدیک به منطقه میدان مغناطیسی نشت به یکی از مناطق متمرکز تلفات اضافی تبدیل می شود. این بخش از ضرر نه تنها باعث از بین رفتن انرژی می شود بلکه ممکن است باعث گرمای بیش از حد دیواره مخزن روغن شود و بر ایمنی و قابلیت اطمینان عملکرد ترانسفورماتور تأثیر بگذارد.

به منظور کاهش موثر از بین رفتن اضافی دیواره مخزن روغن و جلوگیری از افزایش دمای محلی ، محافظ مغناطیسی (متشکل از ورق های فولادی سیلیکون) یا محافظ الکترومغناطیسی (با استفاده از صفحات مسی یا صفحات آلومینیومی) فناوری اغلب در داخل مخزن روغن ترانسفورماتورهای ظرفیت بزرگ استفاده می شود. این مواد محافظ می توانند شار نشت را راهنمایی یا جذب کنند ، در نتیجه تأثیر آن را بر روی مخزن روغن و سایر قطعات ساختاری کاهش می دهد و اقدامات مهمی برای بهبود کارآیی عملیاتی و عمر ترانسفورماتور است.

شکل 1: میدان مغناطیسی نشت ترانسفورماتور

ساختار محافظ مغناطیسی

شکل 2: محافظ مغناطیسی مخزن روغن ترانسفورماتور

 

 

 

الف) نوار- سپر مغناطیسی شکل (ارتفاع سپر مغناطیسی H برابر با عرض ورق فولادی سیلیکون است)
b) ورق - سپر مغناطیسی شکل (ارتفاع سپر مغناطیسی H برابر با ضخامت لمینیت ورق استیل سیلیکون است)

دو ساختار محافظ مغناطیسی برای مخازن روغن وجود دارد ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. هنگامی که از این نوع سپر مغناطیسی استفاده می شود ، شار نشت از جهت ضخامت ورق فولادی سیلیکون وارد سپر مغناطیسی می شود و از دست دادن جریان گرداب در سپر مغناطیسی کوچک است. نوع دیگر سپر مغناطیسی یک صفحه مغناطیسی شکل- است که یک ورق استیل سیلیکونی است که به ورق های B × L بریده شده است ، همانطور که در شکل 2B نشان داده شده است ، در یک ضخامت خاص جمع شده و سپس روی دیواره مخزن روغن نصب می شود. این نوع سپر مغناطیسی از بین رفتن جریان بزرگ در سپر مغناطیسی برخوردار است زیرا شار نشت به صورت عمودی وارد سپر مغناطیسی می شود. با این حال ، نوع دوم سپر مغناطیسی برای تولید ساده تر از سابق است.
کارخانه ها معمولاً از محافظ مغناطیسی با توجه به مشخصات عرض استاندارد استفاده می کنند ، شار نشت را در وسط سپر مغناطیسی کنترل می کنند تا حدود 1.7T باشد و ضخامت سپر مغناطیسی را تعیین کند ، به طوری که از دست دادن سپر مغناطیسی نسبتاً اندک است و افزایش دما در محدوده مجاز نگه داشته می شود.

شکل 3: چگالی شار نشت و توزیع شار مغناطیسی وارد دیواره مخزن روغن

 

 

الف) میدان مغناطیسی نشت ترانسفورماتور
ب) چگالی شار نشت وارد دیواره مخزن روغن بدون محافظت از مغناطیسی
ج) شار نشت در محافظ مغناطیسی

محاسبه چگالی شار مغناطیسی در سپر مغناطیسی بر اساس توزیع شار نشت در ترانسفورماتور است. شکل 1 میدان مغناطیسی نشت موجود در ترانسفورماتور را نشان می دهد و توزیع شار نشت وارد دیواره مخزن روغن در شکل 3 نشان داده شده است.
در شکل 3 ، BM دامنه چگالی مغناطیسی نشت وارد مخزن روغن و سپر مغناطیسی است و همچنین حداکثر مقدار شار مغناطیسی در وسط مخزن روغن و سپر مغناطیسی است. شار مغناطیسی در سپر مغناطیسی انتگرال چگالی شار مغناطیسی در طول ارتفاع است که در نتیجه شکل نشان داده شده در شکل 3C است. تقسیم ناحیه سپر مغناطیسی توسط شار مغناطیسی ، چگالی شار مغناطیسی را در سپر مغناطیسی می دهد.

استفاده از محافظ مغناطیسی ممکن است مؤلفه شعاعی شار مغناطیسی نشت را افزایش دهد ، در نتیجه باعث افزایش از دست دادن جریان گرداب شار مغناطیسی شعاعی سیم پیچ و افزایش دمای موضعی برخی از کویل ها می شود. هنگام محاسبه از بین رفتن جریان گرداب و در نظر گرفتن افزایش دمای نقطه داغ ، باید تأثیر محافظ مغناطیسی بر توزیع میدان مغناطیسی نشت در نظر گرفته شود.
استفاده از محافظ مغناطیسی می تواند از بین رفتن مخزن روغن تا حد زیادی کاهش یابد. پس از استفاده از محافظ مغناطیسی ، از بین رفتن مخزن روغن مجموع از دست دادن در دیواره مخزن روغن و از بین رفتن در سپر مغناطیسی است.
هنگام استفاده از محافظت از مغناطیسی ، به تثبیت محافظ مغناطیسی توجه کنید و از پایه گذاری خوب محافظ مغناطیسی اطمینان حاصل کنید. اگر محافظ مغناطیسی به خوبی ثابت نباشد ، ممکن است سر و صدای ترانسفورماتور به دلیل لرزش افزایش یابد و زمین ضعیف ممکن است به دلیل تعلیق احتمالی باعث ترشح موضعی شود.

اصل محافظ مغناطیسی

محافظ مغناطیسی با قرار دادن مواد نفوذپذیری مغناطیسی بالا (مانند ورق های فولادی سیلیکون) بر روی دیواره داخلی مخزن سوخت ، یک مسیر مقاومت مغناطیسی بسیار پایین تر از صفحه فولادی مخزن سوخت را ایجاد می کند ، و مجبور می شود شار مغناطیسی نشت را به طور فعال از بدنه مخزن منحرف کند و از طریق لایه محافظ متمرکز شود. این فرآیند در اصل انتخاب طبیعی شار مغناطیسی است- پیروی از قانون "به حداقل رساندن مقاومت مغناطیسی" ، میدان مغناطیسی نشت به طور مؤثر توسط ورق فولادی سیلیکون ضبط می شود و از این طریق باعث کاهش ضرر جریان گرداب در دیواره مخزن سوخت می شود و از خطر ابتلا به بیش از حد موضعی جلوگیری می شود. در عین حال ، به عنوان یک شنت مغناطیسی محدود ، سپر مغناطیسی شار مغناطیسی نشت پراکنده را در داخل خود قفل می کند تا یک حلقه بسته را تشکیل دهد ، به طور قابل توجهی قدرت میدان مغناطیسی ولگرد را در خارج از مخزن سوخت (به ویژه ناحیه باز و جوش) تضعیف می کند ، و تداخل الکترومغناطیسی در تجهیزات اطراف را از بین می برد. هزینه این است که لایه محافظ به دلیل حمل شار مغناطیسی ، هیسترزیس و ضایعات جاری را ایجاد می کند (که می تواند از طریق انتخاب کمبود فولاد سیلیکون {4} از بین برود) بهینه سازی شود ، اما ضرر کلی به یک مهاجرت استراتژیک از پراکندگی غیرقابل کنترل (مخزن سوخت) به تجهیزات قابل کنترل در غلظت مدیریت (اندازه گیری) تبدیل شده است.

محافظ الکترومغناطیسی

محافظ الکترومغناطیسی همچنین برای محافظت از مخزن روغن از ترانسفورماتورهای ظرفیت بزرگ {{0} ، به ویژه محافظت از مخزن نفتی در نزدیکی جریان های بزرگ استفاده می شود.
محافظت از الکترومغناطیسی از جریانهای ادبی در صفحات رسانا برای توزیع مجدد شار نشت استفاده می کند. عملکرد آن افزایش مقاومت مغناطیسی قسمت محافظ الکترومغناطیسی است ، به طوری که مؤلفه شار نشت قسمت محافظ الکترومغناطیسی کاهش می یابد ، در نتیجه کاهش جریان خاردار و چگالی جریان جیوه در مخزن روغن ، کاهش ضرر در مخزن روغن و از بین بردن بیش از حد موضعی مخزن روغن و قطعات ساختاری را کاهش می دهد.
از آنجا که جریانهای اجباری در محافظت از الکترومغناطیسی وجود دارد ، در محافظت از الکترومغناطیسی خود تلفاتی وجود دارد ، بنابراین از دست دادن مخزن روغن مجموع ضرر در دیواره مخزن روغن و از بین رفتن در محافظ الکترومغناطیسی است.
به طور کلی ، هنگام استفاده از صفحات آلومینیومی به عنوان محافظ الکترومغناطیسی ، ضخامت صفحات آلومینیومی حدود 8 میلی متر است. هنگام استفاده از صفحات مسی به عنوان محافظ الکترومغناطیسی ، ضخامت صفحات مس حدود 4 میلی متر است.
از آنجا که محافظ الکترومغناطیسی دارای یک واکنش جریان گرداب است ، محافظ الکترومغناطیسی مؤلفه شعاعی شار نشت را کاهش می دهد ، که نه تنها باعث کاهش از بین رفتن مخزن روغن می شود بلکه باعث کاهش جریان جنجالی شار نشت شعاعی سیم پیچ می شود. تأثیر استفاده از محافظ مغناطیسی و محافظ الکترومغناطیسی برای کاهش تلفات اضافی در جدول نشان داده شده است و کل ضرر اضافی هنگام استفاده از محافظ مغناطیسی برای مقایسه 100 ٪ است.

اصل محافظ الکترومغناطیسی

eddy anti - مغناطیس: مواد فلزی با هدایت الکتریکی خوب (مانند مس ، آلومینیوم و غیره) به عنوان سپر در درگاه مخزن روغن استفاده می شوند. هنگامی که ترانسفورماتور در حال اجرا است ، میدان مغناطیسی متناوب جریان های ادی را در این مواد رسانا تولید می کند. طبق قانون لنز ، جریانهای ادی یک میدان مغناطیسی را در جهت مخالف میدان مغناطیسی اصلی تولید می کنند. این میدان مغناطیسی معکوس می تواند بخشی از میدان مغناطیسی اصلی را جبران کند ، در نتیجه میدان مغناطیسی را تضعیف کرده و نشت میدان مغناطیسی را از طریق درگاه مخزن روغن کاهش می دهد.

خاتمه میدان الکتریکی و خنثی سازی شارژ: پس از پایه گذاری سپر برقی ، می تواند میدان الکتریکی را روی سطح هادی خاتمه دهد. از آنجا که میدان الکتریکی تولید شده توسط مدار بالقوه بالا- باعث ایجاد بار در سپر می شود ، این بارهای ناشی از آن از طریق نقطه زمینی وارد زمین می شوند و از این طریق خنثی سازی بار در سطح هادی ، سرکوب تداخل اتصال میدان الکتریکی و جلوگیری از تأثیر میدان الکتریکی از طریق پورت مخزن روغن.

تفاوت اصلی بین محافظ مغناطیسی و محافظ الکترومغناطیسی می تواند از تأثیر در میدان نشت مغناطیسی حاصل شود. هنگام استفاده از محافظ مغناطیسی ، شکل 3 را ببینید ، مسیر اصلی شار مغناطیسی نشت ارتفاع سیم پیچ و طول مسیر هوا مسیر شعاعی است. مواد فرومغناطیسی به دلیل نفوذپذیری مغناطیسی زیاد ، تأثیر کمی در توزیع شار مغناطیسی دارند. از منظر مدار مغناطیسی و محاسبه میدان مغناطیسی ، می توان در نظر گرفت که توزیع شار مغناطیسی یک مدار مغناطیسی شار مغناطیسی ثابت است. اضافه کردن محافظ مغناطیسی در داخل مخزن روغن اساساً بر توزیع شار مغناطیسی تأثیر نمی گذارد.
این نیز در واقعیت اتفاق می افتد. آزمایشات تأیید کرده اند که استفاده از محافظ مغناطیسی هیچ تاثیری در امپدانس مدار کوتاه- ترانسفورماتور ندارد ، یعنی میزان شار مغناطیسی تغییر نکرده است. با این حال ، میدان مغناطیسی نشت محافظ الکترومغناطیسی در نزدیکی سرب جریان بزرگ متفاوت است. پس از افزودن محافظ الکترومغناطیسی به دیواره مخزن روغن ، جریان گرداب محافظ الکترومغناطیسی شار مغناطیسی نشت تولید شده توسط سرب جریان بزرگ را جبران می کند و باعث کاهش شار مغناطیسی نشت سرب می شود. این یک ampere ثابت-} چرخش میدان مغناطیسی است و جریان گرداب باعث کاهش شار مغناطیسی نشت می شود.