Mikä on ytimen tehtävä öljyupotettavassa muuntajassa?

Öljyupotettu muuntaja on voimajärjestelmässä keskeinen sähkölaite, jota käytetään tehon muuntamiseen eri jännitetasojen välillä. Muuntajan sisäisessä rakenteessa rautasydän on yksi ydinkomponenteista, jotka määräävät sen suorituskyvyn, tehokkuuden ja vakauden.

1. Rautaytimen perustoiminto
Päätehtävä öljyllä upotettu muuntaja repeytyi on siirtää tehoa ensiökäämin ja toisiokäämin välillä sähkömagneettisen induktion periaatteen kautta. Rautasydän on avainväliaine tässä energian muuntoprosessissa.

1. Anna magneettivuon reitti
Rautasydämen ensisijainen tehtävä on tarjota matalan magneettivastuksen kanava muuntajan magneettivuolle. Kun virta kulkee ensiökäämin läpi, syntyy vaihtuva magneettikenttä, ja nämä magneettivuot virtaavat rautasydämen läpi ja indusoivat jännitteen toisiokäämiin. Rautasydämen olemassaolo parantaa suuresti magneettisen kytkennän tehokkuutta.

2. Vähennä energiahävikkiä
Verrattuna ilmaan, rautasydänmateriaalin (kuten kylmävalssatun piiteräslevyn) magneettinen läpäisevyys on paljon suurempi, mikä voi tehokkaasti keskittää magneettivuon ja vähentää vuodon magneettista ilmiötä, mikä vähentää merkittävästi energiahäviöitä ja parantaa muuntajan tehokkuutta.

3. Tukirakenteen vakaus
Rautasydän ei ole vain magneettivuon reitti, vaan myös koko käämin mekaaninen tukirakenne. Se kestää sähkömagneettista voimaa oikosulun aikana ja säilyttää muuntajan sisäisen rakenteen vakauden.

2. Rautasydämen materiaali ja rakenne

1. Materiaalin valinta
Rautasydän on yleensä valmistettu **kylmävalssatuista orientoiduista piiteräslevyistä (CRGO)**, joilla on korkea magneettinen läpäisevyys ja pieni häviö. Piiteräs sisältää 2–3 % piitä, mikä voi merkittävästi lisätä magneettista läpäisevyyttä ja vähentää pyörrevirran häviötä.

2. Laminointirakenne (Laminointi)
Pyörrevirtahäviön (Eddy Current Loss) vähentämiseksi rautasydän ei ole kokonainen kappale, vaan se koostuu kerroksista ohuita levyjä, jotka on erotettu eristemaalilla. Tyypillinen paksuus on 0,23 mm tai 0,27 mm.

3. Rakenteellinen muoto
Öljyupotettujen muuntajien yleiset rautasydänmuodot ovat:

Ytimen rakenne (ydintyyppi): Käämitys ympäröi rautasydäntä;

Kuoren rakenne (Shell Type): Rautasydän ympäröi käämiä;

Kolmivaiheinen kolmipylväsrakenne: käytetään yleisesti kolmivaihemuuntajissa materiaalinkulutuksen ja energiankulutuksen vähentämiseksi.

3. Rautasydämen sähkömagneettiset ominaisuudet ja muuntajan hyötysuhde
Rautasydämen laatu vaikuttaa suoraan muuntajan suorituskykyyn, erityisesti seuraavissa asioissa:

1. Ydinhäviö
Se sisältää hystereesihäviön ja pyörrevirtahäviön, jotka ovat tärkeimmät häviön lähteet, kun muuntaja on kuormittamaton. Korkealaatuiset piiteräslevyt voivat vähentää tätä häviötä huomattavasti.

2. Magneettivuon kyllästymisongelma
Rautasydämellä on tietty magneettivuon kantoraja. Kun tämä raja ylittyy (eli magneettinen kyllästyminen), indusoitunut jännite ei enää muutu lineaarisesti ja aiheuttaa lämmön nousua ja sähkökatkoja. Siksi kohtuullista magneettivuon tiheyttä (yleensä 1,5–1,7 T) tulee harkita suunnittelussa.

3. Vuotomagneettinen ohjaus
Vuotomagneettivuo johtaa alentuneeseen induktiotehokkuuteen, paikalliseen ylikuumenemiseen ja jopa häiriöön ympäröiviin laitteisiin. Rautasydämen muodon ja käämien järjestelyn optimointi voi auttaa vähentämään vuotavan magneettivuon vaikutusta.

4. Rautasydämen ja öljypohjaisen jäähdytysjärjestelmän yhteistyö
Öljyllä upotetuissa muuntajissa muuntajaöljyllä on sekä eristävä rooli että sitä käytetään lämpöä tuottavien komponenttien jäähdyttämiseen. Rautasydän tuottaa paljon lämpöä toistuvien magneettivuon muutosten vuoksi, joten lämmön poistamiseen tarvitaan muuntajaöljyä.

Öljy virtaa ytimen raon läpi poistaen tehokkaasti lämmön;

Paranna jäähdytystehoa pakotetun öljynkiertojärjestelmän avulla;

Varmista täydellinen kosketus ja eristys sydämen ja öljyeristysmateriaalin välillä.

5. Keskeiset teknologiat ydinvalmistuksessa

1. Leikkaus- ja pinoamistekniikka
Ydinkappaleet on leikattava tarkasti geometrisen yhtenäisyyden varmistamiseksi. Pinoamisprosessissa käytetään tekniikoita, kuten "askellappu" ja "porrastettu pinoaminen", vähentämään tehokkaasti magneettista vastusta ja aukkoja.

2. Anti-melu suunnittelu
Ydin tuottaa kohinaa magnetostriktiivisesta vaikutuksesta korkeataajuisten vuorottelevien magneettikenttien alaisuudessa, jota kutsutaan "surinaksi". Melun vähentämiseksi on välttämätöntä:

Hallitse ytimien välistä rakoa tiukasti;

Käytä tärinänvaimennusrakennetta ja öljytyynyjä;

Käytä "täysi viisteliitoksia" tai "45° limitystä" tärinän vähentämiseksi.

6. Yleisiä vikoja ja huoltopisteitä
Pitkäaikaisen käytön aikana rautasydämessä voi olla seuraavia ongelmia:

Paikallinen ylikuumeneminen: voi johtua rautasydämen huonosta kosketuksesta tai oikosulusta;

Löysä rautasydän: lisää melua, ja kiinnike on kiristettävä;

Osittainen purkautuminen tai hajoaminen: johtuu yleensä eristysvirheestä tai öljysaastuksesta.

Ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ovat:

Säännöllinen infrapunalämpötilan mittaus rautasydämen lämpötilajakauman tarkistamiseksi;

Öljyn laatuanalyysi eristyslujuuden varmistamiseksi;

Online osittaisen purkauksen tunnistus käyttötilan ymmärtämiseksi.

Öljyupotetun muuntajan ydinkomponenttina rautasydämellä on enemmän toimintoja kuin vain "magneettinen johtuminen". Sillä on useita tehtäviä, kuten magneettivuon johtaminen, häviöiden vähentäminen, tukirakenteiden ja vakauden parantaminen. Se on avaintekijä määritettäessä muuntajan suorituskykyä, käyttöikää ja turvallisuutta. Sähköjärjestelmän kehittyessä kohti korkeajännitettä, suurta kapasiteettia, energiansäästöä ja ympäristönsuojelua, myös rautasydämen materiaali ja muotoilu kehittyvät jatkuvasti, mikä tarjoaa vankan perustan muuntajan tehokkaalle toiminnalle.