Blindaje magnético y electromagnético para tanques de aceite transformador

Durante la operación del transformador, el flujo magnético principal que pasa a través del núcleo causará pérdida de hierro, y la corriente que fluye en el devanado causará pérdida de cobre. Además de estos dos tipos principales de pérdidas, el flujo de fuga generado por la corriente de devanado y el flujo de fuga que se escapan del núcleo cuando el núcleo se sobreexcita también causará pérdidas adicionales en las partes estructurales del transformador. Estas partes estructurales incluyen devanados, abrazaderas de núcleo, láminas de núcleo y tanques de aceite.
Entre ellos, en grandes transformadores de capacidad -, la pared del tanque de aceite se convierte en una de las áreas concentradas de pérdidas adicionales debido a su gran área y ubicación cerca del área de campo magnético de fuga. Esta parte de la pérdida no solo aumenta la pérdida de energía, sino que también puede causar sobrecalentamiento local de la pared del tanque de petróleo, lo que afecta la seguridad y la confiabilidad de la operación del transformador.

Para reducir efectivamente la pérdida adicional de la pared del tanque de aceite y prevenir el aumento de la temperatura local, el blindaje magnético (compuesto de láminas de acero de silicio) o la tecnología de blindaje electromagnético (usando placas de cobre o placas de aluminio) a menudo se usa dentro del tanque de aceite de grandes transformadores de capacidad-}. Estos materiales de blindaje pueden guiar o absorber el flujo de fugas, reduciendo así su impacto en el tanque de aceite y otras partes estructurales, y son medidas importantes para mejorar la eficiencia operativa y la vida útil del transformador.

Figura 1: Campo magnético de fuga del transformador

Estructura de blindaje magnético

Figura 2: Tank de aceite Transformer blindaje magnético

 

 

 

a) Strip - Escudo magnético en forma (la altura del escudo magnético H es igual al ancho de la lámina de acero de silicio)
b) Hoja - Escudo magnético en forma (la altura del escudo magnético H es igual al grosor de la laminación de la lámina de acero de silicio)

Hay dos estructuras de blindaje magnético para los tanques de aceite, como se muestra en la Figura 2. Una es una tira - Escudo magnético en forma, que es una lámina de acero de silicio con un ancho de 1 día de herida en un anillo, como se muestra en la Figura 2a. Cuando se usa este tipo de escudo magnético, el flujo de fuga ingresa al escudo magnético desde la dirección del grosor de la lámina de acero de silicio, y la pérdida de corriente de remolino en el escudo magnético es pequeña; El otro tipo de escudo magnético es un escudo magnético en forma de lámina -, que es una lámina de acero de silicio cortada en láminas B × L, apiladas en un cierto grosor H como se muestra en la Figura 2B, y luego instalada en la pared del tanque de aceite. Este tipo de escudo magnético tiene una gran pérdida de corriente de remolino en el escudo magnético porque el flujo de fuga ingresa al escudo magnético verticalmente. Sin embargo, el último tipo de escudo magnético es más simple de fabricar que el primero.
Las fábricas generalmente usan blindaje magnético de acuerdo con las especificaciones de ancho estandarizadas, controlan el flujo de fuga en el medio del escudo magnético para que sea aproximadamente 1.7T y determine el grosor del escudo magnético, de modo que la pérdida del escudo magnético es relativamente pequeño, y el aumento de la temperatura se mantiene dentro del rango permitido.

Figura 3: Densidad de flujo de fuga y distribución de flujo magnético que ingresa a la pared del tanque de aceite

 

 

a) El campo magnético de fuga del transformador
b) Densidad de flujo de fuga que ingresa a la pared del tanque de aceite sin blindaje magnético
c) flujo de fuga en blindaje magnético

El cálculo de la densidad de flujo magnético en el escudo magnético se basa en la distribución del flujo de fuga en el transformador. La Figura 1 muestra el campo magnético de fuga en el transformador, y la distribución del flujo de fuga que ingresa a la pared del tanque de aceite se muestra en la Figura 3.
En la Figura 3, BM es la amplitud de la densidad magnética de fuga que ingresa al tanque de aceite y al escudo magnético, y también es el valor máximo del flujo magnético en el medio del tanque de aceite y el escudo magnético. El flujo magnético en el escudo magnético es la integral de la densidad de flujo magnético a lo largo de la altura, lo que resulta en la figura que se muestra en la Figura 3C. Dividir el área del escudo magnético por el flujo magnético proporciona la densidad del flujo magnético en el escudo magnético.

El uso de blindaje magnético puede aumentar el componente radial del flujo magnético de fuga, aumentando así la pérdida de corriente de remolino del flujo magnético radial del devanado y el aumento de la temperatura local de algunas bobinas. Al calcular la pérdida de corriente de Fouca Eddy del devanado y considerar el aumento de la temperatura del punto de caliente, se debe considerar la influencia del blindaje magnético en la distribución del campo magnético de fuga.
El uso de blindaje magnético puede reducir en gran medida la pérdida del tanque de aceite. Después de usar blindaje magnético, la pérdida del tanque de aceite es la suma de la pérdida en la pared del tanque de aceite y la pérdida en el escudo magnético.
Cuando use blindaje magnético, preste atención a la fijación del blindaje magnético y garantice una buena conexión a tierra del blindaje magnético. Si el blindaje magnético no está bien fijo, el ruido del transformador puede aumentar debido a la vibración, y la mala conexión a tierra puede causar descarga local debido a una posible suspensión.

Principio de blindaje magnético

El blindaje magnético construye una ruta de resistencia magnética mucho más baja que la placa de acero del tanque de combustible colocando materiales de alta permeabilidad magnética (como las láminas de acero de silicio) en la pared interna del tanque de combustible, forzando el flujo magnético de fuga para desviarse activamente del cuerpo del tanque y concentrarse a través de la capa de blindaje. Este proceso es esencialmente la selección natural del flujo magnético - Siguiendo la ley de "minimizar la resistencia magnética", el campo magnético de fuga es capturado eficientemente por la lámina de acero de silicio, reduciendo así en gran medida la pérdida de corriente deult en la pared del tanque de combustible y evitando el riesgo de sobrecalentamiento local. Al mismo tiempo, como una fuerte derivación magnética restringida, el escudo magnético bloquea el flujo magnético de fuga difusa dentro de sí mismo para formar un circuito cerrado, debilitando significativamente la resistencia del campo magnético estresado fuera del tanque de combustible (especialmente el área de apertura y soldadura), y eliminando la interferencia electromagnética al equipo circundante. El costo es que la capa de blindaje genera la histéresis y las pérdidas de corriente de Fouca Eddy debido al transporte de flujo magnético (que se puede optimizar mediante la selección de bajo -} Pérdida de silicio de acero y disipación de calor), pero la pérdida general ha logrado una migración estratégica de compensación estratégica (tanque de combustible) a la concentración de concentración administrable (protección), que toma la seguridad de la cuenta de la cuenta.

Blindaje electromagnético

El blindaje electromagnético también se usa para el blindaje del tanque de aceite de transformadores de capacidad -} grandes, especialmente el blindaje del tanque de aceite cerca de los cables de corriente grandes.
El blindaje electromagnético utiliza corrientes remolinos en placas conductoras para redistribuir el flujo de fuga. Su función es aumentar la resistencia magnética de la parte de blindaje electromagnético, de modo que se reduzca el componente de flujo de fuga de la parte de blindaje electromagnético, reduciendo así la corriente de luz remolacha y la densidad de pérdida de corrienteult en el tanque de aceite, reduciendo la pérdida en el tanque de petróleo y eliminando la sobrecalentamiento local del tanque del aceite y las partes estructurales.
Dado que hay corrientes de remolino en el blindaje electromagnético, hay pérdidas en el blindaje electromagnético en sí, por lo que la pérdida del tanque de aceite es la suma de la pérdida en la pared del tanque de aceite y la pérdida en el blindaje electromagnético.
En general, cuando se usa placas de aluminio como blindaje electromagnético, el grosor de las placas de aluminio es de aproximadamente 8 mm; Cuando se usa placas de cobre como blindaje electromagnético, el grosor de las placas de cobre es de aproximadamente 4 mm.
Dado que el blindaje electromagnético tiene una reacción de corriente remolino, el blindaje electromagnético reducirá el componente radial del flujo de fugas, lo que no solo reduce la pérdida de la tanque de aceite, sino que también reduce la pérdida de corriente de remolino del flujo de fuga radial del devanado. El efecto del uso de blindaje magnético y blindaje electromagnético para reducir las pérdidas adicionales se muestra en la tabla, y la pérdida adicional total al usar blindaje magnético es del 100% para la comparación.

Principio de blindaje electromagnético

Magnetismo de corriente de corriente de Eddy -: los materiales metálicos con buena conductividad eléctrica (como cobre, aluminio, etc.) se utilizan como escudos en el puerto del tanque de aceite. Cuando el transformador se está ejecutando, el campo magnético alterno generará corrientesult en estos materiales conductores. Según la ley de Lenz, las corrientes de Eddy generarán un campo magnético en la dirección opuesta del campo magnético original. Este campo magnético inverso puede compensar parte del campo magnético original, debilitando así el campo magnético y reduciendo la fuga del campo magnético a través del puerto del tanque de aceite.

Terminación del campo eléctrico y neutralización de carga: después de que el escudo eléctrico está conectado a tierra, puede terminar el campo eléctrico en la superficie del conductor. Debido a que el campo eléctrico generado por el alto circuito potencial -} inducirá cargas en el escudo, estas cargas inducidas ingresan al suelo a través del punto de conexión a tierra, neutralizando así las cargas en la superficie del conductor, suprimiendo la interferencia de acoplamiento del campo eléctrico y evitando que el campo eléctrico afecte el exterior a través del puerto de aceite.

La principal diferencia entre el blindaje magnético y el blindaje electromagnético se puede derivar del impacto en el campo de fuga magnética. Al usar blindaje magnético, vea la Figura 3, la ruta principal del flujo magnético de fuga es la altura del devanado y la longitud del camino de aire de la ruta radial. Los materiales ferromagnéticos tienen poco efecto en la distribución de flujo magnético debido a su alta permeabilidad magnética. Desde la perspectiva del circuito magnético y el cálculo del campo magnético, se puede considerar que la distribución de flujo magnético es un circuito magnético de flujo magnético fijo. Agregar blindaje magnético dentro del tanque de aceite básicamente no afecta la distribución de flujo magnético.
Este es también el caso en realidad. Los experimentos han confirmado que el uso de blindaje magnético no tiene ningún efecto en la breve impedancia del circuito - del transformador, es decir, la cantidad de flujo magnético no ha cambiado; Sin embargo, el campo magnético de fuga del blindaje electromagnético cerca del cable de corriente grande es diferente. Después de agregar blindaje electromagnético a la pared del tanque de aceite, la corriente remolino del blindaje electromagnético compensará el flujo magnético de fuga generado por el cable de corriente grande, reduciendo el flujo magnético de fuga del cable. Este es un campo magnético de giro de amperios fijo -, y la corriente de remolino reduce el flujo magnético de fuga.