Μαγνητική και ηλεκτρομαγνητική θωράκιση για δεξαμενές λαδιού μετασχηματιστή

Κατά τη λειτουργία του μετασχηματιστή, η κύρια μαγνητική ροή που διέρχεται από τον πυρήνα θα προκαλέσει απώλεια σιδήρου και το ρεύμα που ρέει στην περιέλιξη θα προκαλέσει απώλεια χαλκού. Εκτός από αυτούς τους δύο κύριους τύπους ζημιών, η ροή διαρροής που παράγεται από το ρεύμα περιέλιξης και η ροή διαρροής που διαφεύγει από τον πυρήνα όταν ο πυρήνας είναι υπερεκμεταγωγμένος, θα προκαλέσει επίσης πρόσθετες απώλειες στα δομικά τμήματα του μετασχηματιστή. Αυτά τα δομικά μέρη περιλαμβάνουν περιελίξεις, σφιγκτήρες πυρήνα, φύλλα πυρήνα και δεξαμενές πετρελαίου.
Μεταξύ αυτών, σε μεγάλους μετασχηματιστές χωρητικότητας -, το τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού γίνεται μία από τις συγκεντρωμένες περιοχές πρόσθετων ζημιών λόγω της μεγάλης περιοχής και της θέσης κοντά στην περιοχή του μαγνητικού πεδίου διαρροής. Αυτό το τμήμα της απώλειας όχι μόνο αυξάνει την απώλεια ενέργειας αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει τοπική υπερθέρμανση του τοιχώματος της δεξαμενής πετρελαίου, επηρεάζοντας την ασφάλεια και την αξιοπιστία της λειτουργίας του μετασχηματιστή.

Προκειμένου να μειωθεί αποτελεσματικά η πρόσθετη απώλεια του τοιχώματος της δεξαμενής πετρελαίου και να αποφευχθεί η τοπική αύξηση της θερμοκρασίας, η μαγνητική θωράκιση (που αποτελείται από φύλλα χάλυβα πυριτίου) ή η τεχνολογία ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης (χρησιμοποιώντας πλάκες χαλκού ή πλάκες αλουμινίου) χρησιμοποιείται συχνά μέσα στη δεξαμενή λαδιού μεγάλου - μετασχηματιστές χωρητικότητας. Αυτά τα υλικά θωράκισης μπορούν να καθοδηγήσουν ή να απορροφήσουν τη ροή διαρροής, μειώνοντας έτσι την επίδρασή της στη δεξαμενή λαδιού και σε άλλα διαρθρωτικά μέρη και αποτελούν σημαντικά μέτρα για τη βελτίωση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας και της ζωής του μετασχηματιστή.

Εικόνα 1: Μαγνητικό πεδίο διαρροής μετασχηματιστή

Δομή μαγνητικής θωράκισης

Εικόνα 2: Μαγνητική θωράκιση δεξαμενής λαδιού μετασχηματιστή

 

 

 

α) Λωρίδα - Μαγνητική ασπίδα σε σχήμα (Μαγνητική ασπίδα H, είναι ίσο με το πλάτος του φύλλου χάλυβα πυριτίου)
β) Φύλλο - Μαγνητική ασπίδα (Μαγνητική ασπίδα ύψος Η είναι ίσο με το πάχος του φύλλου χάλυβα πυριτίου)

Υπάρχουν δύο δομές μαγνητικής θωράκισης για δεξαμενές λαδιού, όπως φαίνεται στο σχήμα 2. Όταν χρησιμοποιείται αυτός ο τύπος μαγνητικής ασπίδας, η ροή διαρροής εισέρχεται στη μαγνητική ασπίδα από την κατεύθυνση πάχους του φύλλου χάλυβα πυριτίου και η απώλεια ρεύματος Eddy στη μαγνητική ασπίδα είναι μικρή. Ο άλλος τύπος μαγνητικής θωράκισης είναι ένα φύλλο - μαγνητική ασπίδα, η οποία είναι ένα φύλλο χάλυβα πυριτίου που κόβεται σε φύλλα Β × L, στοιβάζονται σε ένα ορισμένο πάχος Η όπως φαίνεται στο Σχήμα 2Β και στη συνέχεια εγκαθίσταται στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού. Αυτός ο τύπος μαγνητικής ασπίδας έχει μεγάλη απώλεια ρεύματος στο μαγνητική ασπίδα επειδή η ροή διαρροής εισέρχεται στην μαγνητική ασπίδα κατακόρυφα. Ωστόσο, ο τελευταίος τύπος μαγνητικής ασπίδας είναι απλούστερος στην κατασκευή από την πρώτη.
Τα εργοστάσια συνήθως χρησιμοποιούν μαγνητική θωράκιση σύμφωνα με τις τυποποιημένες προδιαγραφές πλάτους, ελέγχουν τη ροή διαρροής στη μέση της μαγνητικής ασπίδας να είναι περίπου 1,7T και να καθορίζουν το πάχος της μαγνητικής ασπίδας, έτσι ώστε η απώλεια της μαγνητικής θωράκισης να είναι σχετικά μικρή και η αύξηση της θερμοκρασίας διατηρείται εντός του επιτρεπόμενου εύρους.

Εικόνα 3: Πυκνότητα ροής διαρροής και κατανομή μαγνητικής ροής που εισέρχεται στον τοίχο δεξαμενής λαδιού

 

 

α) Το μαγνητικό πεδίο διαρροής του μετασχηματιστή
β) Πυκνότητα ροής διαρροής εισέρχεται στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού χωρίς μαγνητική θωράκιση
γ) ροή διαρροής σε μαγνητική θωράκιση

Ο υπολογισμός της πυκνότητας μαγνητικής ροής στη μαγνητική ασπίδα βασίζεται στην κατανομή της ροής διαρροής στον μετασχηματιστή. Το σχήμα 1 δείχνει το μαγνητικό πεδίο διαρροής στον μετασχηματιστή και η κατανομή της ροής διαρροής που εισέρχεται στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού φαίνεται στο σχήμα 3.
Στο Σχήμα 3, το BM είναι το εύρος της μαγνητικής πυκνότητας διαρροής που εισέρχεται στη δεξαμενή λαδιού και τη μαγνητική ασπίδα και είναι επίσης η μέγιστη τιμή της μαγνητικής ροής στη μέση της δεξαμενής λαδιού και της μαγνητικής ασπίδας. Η μαγνητική ροή στη μαγνητική ασπίδα είναι το ολοκλήρωμα της πυκνότητας μαγνητικής ροής κατά μήκος του ύψους, με αποτέλεσμα το σχήμα που φαίνεται στο σχήμα 3C. Η διαίρεση της περιοχής της μαγνητικής ασπίδας από τη μαγνητική ροή δίνει την πυκνότητα μαγνητικής ροής στη μαγνητική ασπίδα.

Η χρήση της μαγνητικής θωράκισης μπορεί να αυξήσει το ακτινικό συστατικό της μαγνητικής ροής διαρροής, αυξάνοντας έτσι την απώλεια ρεύματος Eddy της ακτινικής μαγνητικής ροής της περιέλιξης και την τοπική αύξηση της θερμοκρασίας ορισμένων πηνίων. Κατά τον υπολογισμό της απώλειας του ρεύματος Eddy της περιέλιξης και λαμβάνοντας υπόψη την αύξηση της θερμοκρασίας του καυτού σημείου, πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση της μαγνητικής θωράκισης στην κατανομή του μαγνητικού πεδίου διαρροής.
Η χρήση της μαγνητικής θωράκισης μπορεί να μειώσει σημαντικά την απώλεια δεξαμενής πετρελαίου. Μετά τη χρήση μαγνητικής θωράκισης, η απώλεια της δεξαμενής λαδιού είναι το άθροισμα της απώλειας στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού και η απώλεια στη μαγνητική ασπίδα.
Όταν χρησιμοποιείτε μαγνητική θωράκιση, δώστε προσοχή στη σταθεροποίηση της μαγνητικής θωράκισης και εξασφαλίστε καλή γείωση της μαγνητικής θωράκισης. Εάν η μαγνητική θωράκιση δεν είναι σταθερή καλά, ο θόρυβος του μετασχηματιστή μπορεί να αυξηθεί λόγω κραδασμών και η κακή γείωση μπορεί να προκαλέσει τοπική απόρριψη λόγω πιθανής αναστολής.

Αρχή της μαγνητικής θωράκισης

Η μαγνητική θωράκιση κατασκευάζει μια διαδρομή μαγνητικής αντίστασης πολύ χαμηλότερη από την πλάκα χάλυβα της δεξαμενής καυσίμου, τοποθετώντας υψηλή μαγνητική διαπερατότητα (όπως φύλλα χάλυβα πυριτίου) στο εσωτερικό τοίχωμα της δεξαμενής καυσίμου, αναγκάζοντας τη μαγνητική ροή διαρροής να αποκλίνει ενεργά από το σώμα της δεξαμενής και να συγκεντρωθεί μέσω του στρώματος θωράκισης. Αυτή η διαδικασία είναι ουσιαστικά η φυσική επιλογή της μαγνητικής ροής - Μετά τον νόμο της "ελαχιστοποίησης της μαγνητικής αντίστασης", το μαγνητικό πεδίο διαρροής καταγράφεται αποτελεσματικά από το φύλλο χάλυβα πυριτίου, μειώνοντας έτσι σημαντικά την απώλεια ρεύματος Eddy στο τοίχωμα της δεξαμενής καυσίμου και την αποφυγή του κινδύνου τοπικής υπερθέρμανσης. Ταυτόχρονα, ως ισχυρή περιορισμένη μαγνητική διακλάδωση, η μαγνητική ασπίδα κλειδώνει τη διάχυτη διαρροή μαγνητική ροή μέσα στον εαυτό της για να σχηματίσει έναν κλειστό βρόχο, εξασθενώντας σημαντικά την αδέσποτη αντοχή του μαγνητικού πεδίου έξω από τη δεξαμενή καυσίμου (ειδικά την περιοχή ανοίγματος και συγκόλλησης) και εξάλειψη της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής στον περιβάλλοντα εξοπλισμό. Το κόστος είναι ότι το στρώμα θωράκισης δημιουργεί υστέρηση και απώλειες ρεύματος ρεύματος λόγω της μεταφοράς μαγνητικής ροής (η οποία μπορεί να βελτιστοποιηθεί μέσω της επιλογής χαμηλής- απώλειας πυριτίου χάλυβα και σχεδιασμού διάλυσης θερμότητας)

Ηλεκτρομαγνητική θωράκιση

Η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση χρησιμοποιείται επίσης για την θωράκιση δεξαμενής πετρελαίου μεγάλου - μετασχηματιστών χωρητικότητας, ειδικά θωράκιση δεξαμενής λαδιού κοντά σε μεγάλους ρεύματα.
Η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση χρησιμοποιεί τα ρεύματα Eddy σε αγώγιμες πλάκες για να αναδιανείμει τη ροή διαρροής. Η λειτουργία του είναι να αυξήσει τη μαγνητική αντίσταση του τμήματος ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης, έτσι ώστε να μειώνεται η συστατική της ροής της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης, μειώνοντας έτσι την πυκνότητα απώλειας ρεύματος Eddy και Eddy ρεύματος στη δεξαμενή λαδιού, μειώνοντας την απώλεια στην δεξαμενή λαδιού και την εξάλειψη της τοπικής υπερθέρμανσης της δεξαμενής πετρελαίου και της δομής του πετρελαίου.
Δεδομένου ότι υπάρχουν ρεύματα ρεύματος στην ηλεκτρομαγνητική θωράκιση, υπάρχουν απώλειες στην ηλεκτρομαγνητική θωράκιση, έτσι ώστε η απώλεια δεξαμενής λαδιού είναι το άθροισμα της απώλειας στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού και η απώλεια στην ηλεκτρομαγνητική θωράκιση.
Γενικά, όταν χρησιμοποιείτε πλάκες αλουμινίου ως ηλεκτρομαγνητική θωράκιση, το πάχος των πλακών αλουμινίου είναι περίπου 8mm. Όταν χρησιμοποιείτε πλάκες χαλκού ως ηλεκτρομαγνητική θωράκιση, το πάχος των πλακών χαλκού είναι περίπου 4mm.
Δεδομένου ότι η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση έχει αντίδραση ρεύματος ρεύματος, η ηλεκτρομαγνητική θωράκιση θα μειώσει το ακτινικό συστατικό της ροής διαρροής, η οποία όχι μόνο μειώνει την απώλεια της δεξαμενής λαδιού αλλά και μειώνει την απώλεια ρεύματος Eddy της ροής διαρροής της ακτινικής διαρροής. Η επίδραση της χρήσης της μαγνητικής θωράκισης και της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης για τη μείωση των πρόσθετων ζημιών παρουσιάζεται στον πίνακα και η συνολική πρόσθετη απώλεια κατά τη χρήση μαγνητικής θωράκισης είναι 100% για σύγκριση.

Αρχή της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης

Το Eddy ρεύμα αντι -- μαγνητισμός: μεταλλικά υλικά με καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα (όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο κ.λπ.) χρησιμοποιούνται ως ασπίδες στη θύρα δεξαμενής λαδιού. Όταν ο μετασχηματιστής εκτελείται, το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο θα δημιουργήσει ρεύματα eddy σε αυτά τα αγώγιμα υλικά. Σύμφωνα με τον νόμο του Lenz, τα ρεύματα Eddy θα δημιουργήσουν ένα μαγνητικό πεδίο προς την αντίθετη κατεύθυνση του αρχικού μαγνητικού πεδίου. Αυτό το αντίστροφο μαγνητικό πεδίο μπορεί να αντισταθμίσει μέρος του αρχικού μαγνητικού πεδίου, αποδυναμώνοντας έτσι το μαγνητικό πεδίο και μειώνοντας τη διαρροή του μαγνητικού πεδίου μέσω της θύρας της δεξαμενής λαδιού.

Τερματισμός ηλεκτρικού πεδίου και εξουδετέρωση φορτίου: Αφού γειωθεί η ηλεκτρική ασπίδα, μπορεί να τερματίσει το ηλεκτρικό πεδίο στην επιφάνεια του αγωγού. Επειδή το ηλεκτρικό πεδίο που παράγεται από το υψηλό - δυνητικό κύκλωμα θα προκαλέσει φορτία στην ασπίδα, αυτές οι επαγόμενες χρεώσεις εισέρχονται στο έδαφος μέσω του σημείου γείωσης, εξουδετερώνοντας έτσι τις χρεώσεις στην επιφάνεια του αγωγού, καταστέλλοντας την παρεμβολή σύζευξης του ηλεκτρικού πεδίου και εμποδίζοντας το ηλεκτρικό πεδίο να επηρεάσει το εξωτερικό μέσω της θύρας της δεξαμενής.

Η κύρια διαφορά μεταξύ της μαγνητικής θωράκισης και της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης μπορεί να προκύψει από την επίδραση στο πεδίο μαγνητικής διαρροής. Όταν χρησιμοποιείτε μαγνητική θωράκιση, βλ. Εικόνα 3, η κύρια διαδρομή της μαγνητικής ροής διαρροής είναι το ύψος της περιέλιξης και του μήκους διαδρομής αέρα της ακτινικής διαδρομής. Τα σιδηρομαγνητικά υλικά έχουν ελάχιστη επίδραση στην κατανομή μαγνητικής ροής λόγω της υψηλής μαγνητικής τους διαπερατότητας. Από την άποψη του υπολογισμού του μαγνητικού κυκλώματος και του μαγνητικού πεδίου, μπορεί να θεωρηθεί ότι η κατανομή μαγνητικής ροής είναι ένα μαγνητικό μαγνητικό κύκλωμα μαγνητικής ροής. Η προσθήκη μαγνητικής θωράκισης μέσα στη δεξαμενή λαδιού βασικά δεν επηρεάζει τη διανομή μαγνητικής ροής.
Αυτό συμβαίνει και στην πραγματικότητα. Τα πειράματα επιβεβαίωσαν ότι η χρήση της μαγνητικής θωράκισης δεν έχει καμία επίδραση στο σύντομο - σύνθετη αντίσταση του μετασχηματιστή, δηλαδή η ποσότητα της μαγνητικής ροής δεν έχει αλλάξει. Ωστόσο, το μαγνητικό πεδίο διαρροής της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης κοντά στο μεγάλο ρεύμα μολύβδου είναι διαφορετικό. Μετά την προσθήκη ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης στο τοίχωμα της δεξαμενής λαδιού, το ρεύμα Eddy της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης θα αντισταθμίσει τη μαγνητική ροή διαρροής που παράγεται από το μεγάλο ρεύμα μολύβδου, μειώνοντας τη μαγνητική ροή διαρροής του μολύβδου. Πρόκειται για σταθερό ampere - μετατρέψτε το μαγνητικό πεδίο και το ρεύμα Eddy μειώνει τη μαγνητική ροή διαρροής.