Hvad er funktionen af ​​kernen i en olie-nedsænket transformer?

I strømsystemet er den olienedsænkede transformer en vigtig elektrisk enhed, der bruges til at opnå strømkonvertering mellem forskellige spændingsniveauer. I transformatorens indre struktur er jernkernen en af ​​de kernekomponenter, der bestemmer dens ydeevne, effektivitet og stabilitet.

1. Jernkernens grundlæggende funktion
Hovedfunktionen af olie-nedsænket transformer revet er at overføre strøm mellem primærviklingen og sekundærviklingen gennem princippet om elektromagnetisk induktion. Jernkernen er nøglemediet i denne energiomdannelsesproces.

1. Giv en magnetisk fluxbane
Jernkernens primære funktion er at give en lav magnetisk modstandskanal til transformatorens magnetiske flux. Når strømmen løber gennem primærviklingen, genereres et vekslende magnetfelt, og disse magnetiske flux strømmer gennem jernkernen og inducerer spænding i sekundærviklingen. Eksistensen af ​​jernkernen forbedrer i høj grad den magnetiske koblingseffektivitet.

2. Reducer energitab
Sammenlignet med luft er den magnetiske permeabilitet af jernkernematerialet (såsom koldvalset siliciumstålplade) meget højere, hvilket effektivt kan koncentrere den magnetiske flux og reducere det magnetiske lækagefænomen, hvorved energitabet reduceres betydeligt og transformerens effektivitet forbedres.

3. Støttestrukturens stabilitet
Jernkernen er ikke kun en magnetisk fluxbane, men også en mekanisk støttestruktur for hele viklingen. Det kan modstå den elektromagnetiske kraft under kortslutning og opretholde stabiliteten af ​​transformatorens indre struktur.

2. Jernkernens materiale og struktur

1. Materialevalg
Jernkernen er normalt lavet af **koldvalsede orienterede siliciumstålplader (CRGO)** med høj magnetisk permeabilitet og lavt tab. Siliciumstål indeholder 2% til 3% silicium, hvilket kan øge den magnetiske permeabilitet betydeligt og reducere hvirvelstrømstab.

2. Lamineringsstruktur (laminering)
For at reducere hvirvelstrømstab (Eddy Current Loss) er jernkernen ikke en hel blok, men er sammensat af lag af tynde plader adskilt af isolerende maling. Den typiske tykkelse er 0,23 mm eller 0,27 mm.

3. Strukturel form
Almindelige jernkerneformer af olienedsænkede transformere er:

Kernestruktur (Core Type): Vindingen omgiver jernkernen;

Skalstruktur (Shell Type): Jernkernen omgiver viklingen;

Trefaset tre-søjlestruktur: almindeligvis brugt i trefasede transformere for at reducere materialeforbrug og energiforbrug.

3. Elektromagnetiske egenskaber af jernkerne og transformatoreffektivitet
Kvaliteten af jernkerne påvirker direkte transformatorens ydeevne, især i følgende aspekter:

1. Kernetab
Det inkluderer hysteresetab og hvirvelstrømstab, som er de vigtigste kilder til tab, når transformatoren aflades. Siliciumstålplader af høj kvalitet kan i høj grad reducere denne del af tabet.

2. Problem med magnetisk fluxmætning
Jernkernen har en vis magnetisk flux-bæregrænse. Når denne grænse overskrides (dvs. magnetisk mætning), vil den inducerede spænding ikke længere ændre sig lineært og vil forårsage varmestigning og elektrisk fejl. Derfor bør en rimelig magnetisk fluxtæthed (generelt kontrolleret ved 1,5~1,7 T) overvejes under design.

3. Lækagemagnetisk kontrol
Lækagemagnetisk flux vil føre til reduceret induktionseffektivitet, lokal overophedning og endda interferens med omgivende udstyr. Optimering af formen på jernkernen og arrangementet af viklingerne kan hjælpe med at reducere virkningen af ​​lækagemagnetisk flux.

4. Samarbejde af jernkerne og olie-nedsænket kølesystem
I olienedsænkede transformere spiller transformerolie både en isolerende rolle og bruges til at køle varmegenererende komponenter. Jernkernen vil generere meget varme på grund af hyppige magnetiske fluxændringer, så transformerolie er nødvendig for at tage varmen væk.

Olie strømmer gennem mellemrummet i kernen og fjerner effektivt varmen;

Forbedre køleeffektiviteten gennem tvunget oliecirkulationssystem;

Sørg for fuld kontakt og isolering mellem kernen og olieisoleringsmaterialet.

5. Nøgleteknologier i kernefremstilling

1. Skære- og stablingsteknologi
Kernestykkerne skal skæres nøjagtigt for at sikre geometrisk konsistens. Stablingsprocessen bruger teknologier som "step lap" og "staggered stabling" for effektivt at reducere magnetisk modstand og mellemrum.

2. Anti-støj design
Kernen vil generere støj på grund af den magnetostriktive effekt under højfrekvente vekslende magnetiske felter, som kaldes "summende". For at reducere støj er det nødvendigt at:

Kontroller strengt afstanden mellem kernerne;

Brug anti-vibrationsstruktur og oliepuder;

Brug "fuld affasning" eller "45° overlapning" for at reducere vibrationer.

6. Almindelige fejl og vedligeholdelsespunkter
Under langvarig drift kan jernkernen have følgende problemer:

Lokal overophedning: kan være forårsaget af dårlig kontakt eller kortslutning af jernkernen;

Løs jernkerne: forårsager øget støj, og beslaget skal strammes;

Delvis udledning eller nedbrud: normalt forårsaget af isoleringsfejl eller olieforurening.

Forebyggende foranstaltninger omfatter:

Regelmæssig infrarød temperaturmåling for at kontrollere temperaturfordelingen af jernkernen;

Oliekvalitetsanalyse for at sikre isoleringsstyrke;

Online detektering af delvis udladning for at forstå driftsstatus.

Som kernekomponenten i den olienedsænkede transformator har jernkernen flere funktioner end blot "magnetisk ledning". Det spiller flere roller, såsom at lede magnetisk flux, reducere tab, støtte strukturer og forbedre stabiliteten. Det er en nøglefaktor for at bestemme transformatorens ydeevne, levetid og sikkerhed. Efterhånden som strømsystemet udvikler sig mod højspænding, stor kapacitet, energibesparelse og miljøbeskyttelse, udvikler jernkernematerialet og designet sig også konstant, hvilket giver et solidt grundlag for effektiv drift af transformeren.