Koja je funkcija jezgre u uljnom transformatoru?

U elektroenergetskom sustavu, uljni transformator je ključni električni uređaj koji se koristi za postizanje pretvorbe snage između različitih naponskih razina. U unutarnjoj strukturi transformatora, željezna jezgra je jedna od ključnih komponenti koje određuju njegovu izvedbu, učinkovitost i stabilnost.

1. Osnovna funkcija željezne jezgre
Glavna funkcija uljni transformator tore je prijenos snage između primarnog i sekundarnog namota putem principa elektromagnetske indukcije. Željezna jezgra je ključni medij u ovom procesu pretvorbe energije.

1. Osigurajte putanju magnetskog toka
Primarna funkcija željezne jezgre je osigurati kanal niskog magnetskog otpora za magnetski tok transformatora. Kada struja teče kroz primarni namot, stvara se izmjenično magnetsko polje, a ti magnetski tokovi teku kroz željeznu jezgru i induciraju napon u sekundarnom namotu. Postojanje željezne jezgre uvelike povećava učinkovitost magnetskog spajanja.

2. Smanjite gubitak energije
U usporedbi sa zrakom, magnetska propusnost materijala željezne jezgre (kao što je hladno valjani silikonski čelični lim) mnogo je veća, što može učinkovito koncentrirati magnetski tok i smanjiti magnetski fenomen curenja, čime se značajno smanjuje gubitak energije i poboljšava učinkovitost transformatora.

3. Stabilnost potporne strukture
Željezna jezgra nije samo put magnetskog toka, već i mehanička potporna struktura za cijeli namot. Može izdržati elektromagnetsku silu tijekom kratkog spoja i održati stabilnost unutarnje strukture transformatora.

2. Materijal i struktura željezne jezgre

1. Izbor materijala
Željezna jezgra obično je izrađena od **hladno valjanih orijentiranih limova od silikonskog čelika (CRGO)** s visokom magnetskom propusnošću i malim gubicima. Silikonski čelik sadrži 2% do 3% silicija, što može značajno povećati magnetsku propusnost i smanjiti gubitak vrtložnih struja.

2. Struktura laminacije (Laminacija)
Kako bi se smanjio gubitak vrtložne struje (Eddy Current Loss), željezna jezgra nije cijeli blok, već se sastoji od slojeva tankih ploča odvojenih izolacijskom bojom. Tipična debljina je 0,23 mm ili 0,27 mm.

3. Strukturni oblik
Uobičajeni oblici željeznih jezgri transformatora uronjenih u ulje su:

Struktura jezgre (tip jezgre): namot okružuje željeznu jezgru;

Struktura ljuske (Tip ljuske): željezna jezgra okružuje namot;

Trofazna struktura s tri stupca: obično se koristi u trofaznim transformatorima za smanjenje potrošnje materijala i energije.

3. Elektromagnetska svojstva željezne jezgre i učinkovitost transformatora
Kvaliteta željezne jezgre izravno utječe na performanse transformatora, posebno u sljedećim aspektima:

1. Gubitak jezgre
Uključuje gubitak zbog histereze i gubitak zbog vrtložne struje, koji su glavni izvori gubitka kada je transformator neopterećen. Visokokvalitetni limovi od silikonskog čelika mogu uvelike smanjiti ovaj dio gubitka.

2. Problem zasićenja magnetskog toka
Željezna jezgra ima određenu granicu nosivosti magnetskog toka. Kada se ovo ograničenje prekorači (tj. magnetsko zasićenje), inducirani napon se više neće mijenjati linearno i uzrokovat će porast topline i električni kvar. Stoga, tijekom projektiranja treba uzeti u obzir razumnu gustoću magnetskog toka (općenito kontroliranu na 1,5~1,7 T).

3. Magnetska kontrola curenja
Propuštanje magnetskog toka dovest će do smanjene učinkovitosti indukcije, lokalnog pregrijavanja, pa čak i smetnji s okolnom opremom. Optimiziranje oblika željezne jezgre i rasporeda namota može pomoći u smanjenju utjecaja curenja magnetskog toka.

4. Zajednički rad željezne jezgre i rashladnog sustava uronjenog u ulje
U transformatorima uronjenim u ulje transformatorsko ulje ima i izolacijsku ulogu i koristi se za hlađenje komponenti koje stvaraju toplinu. Željezna jezgra će generirati puno topline zbog čestih promjena magnetskog toka, pa je za odvođenje topline potrebno transformatorsko ulje.

Ulje teče kroz otvor jezgre, učinkovito oduzimajući toplinu;

Poboljšajte učinkovitost hlađenja kroz sustav prisilne cirkulacije ulja;

Osigurajte potpuni kontakt i izolaciju između jezgre i uljnog izolacijskog materijala.

5. Ključne tehnologije u proizvodnji jezgri

1. Tehnologija rezanja i slaganja
Dijelovi jezgre moraju biti precizno izrezani kako bi se osigurala geometrijska dosljednost. Proces slaganja koristi tehnologije kao što su "step lap" i "staggered stacking" za učinkovito smanjenje magnetskog otpora i praznina.

2. Dizajn protiv buke
Jezgra će stvarati buku zbog magnetostrikcijskog učinka pod visokofrekventnim izmjeničnim magnetskim poljima, što se naziva "zujanje". Za smanjenje buke potrebno je:

Strogo kontrolirajte razmak između jezgri;

Koristite antivibracionu strukturu i uljne jastučiće;

Za smanjenje vibracija upotrijebite "potpune skošene spojeve" ili "preklapanje od 45°".

6. Uobičajene greške i točke održavanja
Tijekom dugotrajnog rada, željezna jezgra može imati sljedeće probleme:

Lokalno pregrijavanje: može biti uzrokovano lošim kontaktom ili kratkim spojem željezne jezgre;

Labava željezna jezgra: uzrokuje povećanu buku, pa je potrebno zategnuti nosač;

Djelomično pražnjenje ili kvar: obično uzrokovan kvarom izolacije ili zagađenjem uljem.

Preventivne mjere uključuju:

Redovito infracrveno mjerenje temperature za provjeru raspodjele temperature željezne jezgre;

Analiza kvalitete ulja kako bi se osigurala izolacijska čvrstoća;

Internetska detekcija djelomičnog pražnjenja za shvaćanje radnog statusa.

Kao središnja komponenta transformatora uronjenog u ulje, željezna jezgra ima više funkcija od samo "magnetske vodljivosti". Ima višestruke uloge kao što su provođenje magnetskog toka, smanjenje gubitaka, podupiranje struktura i poboljšanje stabilnosti. To je ključni faktor u određivanju performansi, vijeka trajanja i sigurnosti transformatora. Kako se elektroenergetski sustav razvija prema visokom naponu, velikom kapacitetu, uštedi energije i zaštiti okoliša, materijal i dizajn željezne jezgre također se stalno razvijaju, pružajući čvrste temelje za učinkovit rad transformatora.