Magnetisk og elektromagnetisk afskærmning til transformeroliebeholdere

Under driften af ​​transformeren vil den vigtigste magnetiske flux, der passerer gennem kernen, forårsage jerntab, og strømmen, der flyder i viklingen, vil forårsage kobbertab. Ud over disse to hovedtyper af tab, vil den lækageflux, der genereres af viklingsstrømmen, og lækagefluxen, der slipper ud af kernen, når kernen overudnyttes, også forårsage yderligere tab på de strukturelle dele af transformatoren. Disse strukturelle dele inkluderer viklinger, kerneklemmer, kerneark og olietanke.
Blandt dem, i store - kapacitetstransformatorer, bliver olietankvæggen et af de koncentrerede områder med yderligere tab på grund af dets store område og placering tæt på lækagemagnetisk feltområde. Denne del af tabet øger ikke kun energitab, men kan også forårsage lokal overophedning af olietankvæggen, hvilket påvirker sikkerheden og pålideligheden af ​​transformersdrift.

For effektivt at reducere det ekstra tab af olietankvæggen og forhindre lokal temperaturstigning, bruges magnetisk afskærmning (sammensat af siliciumstålplader) eller elektromagnetisk afskærmning (ved hjælp af kobberplader eller aluminiumsplader) teknologi ofte inde i olietank af store - kapacitetstransformatorer. Disse afskærmningsmaterialer kan vejlede eller absorbere lækageflux og derved reducere dens indflydelse på olietanken og andre strukturelle dele og er vigtige foranstaltninger til at forbedre transformerens driftseffektivitet og levetid.

Figur 1: Transformer lækage magnetfelt

Magnetisk afskærmningsstruktur

Figur 2: Magnetisk afskærmning af transformatorolietank

 

 

 

a) strip - formet magnetisk skjold (magnetisk skjoldhøjde H er lig med bredden på siliciumstålpladen)
b) ark - formet magnetisk skjold (magnetisk skjoldhøjde H er lig med tykkelsen af ​​siliciumstålpladen)

Der er to strukturer af magnetisk afskærmning til olietanke, som vist i figur 2.. Den ene er en strimmel - formet magnetisk skjold, som er et siliciumstålplade med en bredde på 1 dages sår i en ring, som vist i figur 2A. Når denne type magnetiske skjold bruges, kommer lækagefluxen ind i det magnetiske skjold fra tykkelsesretningen på siliciumstålpladen, og hvirvelstrømstabet i magnetskærmen er lille; Den anden type magnetisk skjold er et ark - formet magnetisk skjold, som er et siliciumstålplade, der er skåret i B × L -ark, stablet i en bestemt tykkelse H som vist i figur 2B og derefter installeret på olietankvæggen. Denne type magnetisk skjold har et stort hvirvelstrømtab i magnetisk skjold, fordi lækagefluxen kommer ind i det magnetiske skjold lodret. Den sidstnævnte type magnetisk skjold er imidlertid enklere at fremstille end førstnævnte.
Fabrikker bruger normalt magnetisk afskærmning i henhold til standardiserede bredde -specifikationer, kontrollerer lækagefluxen midt i det magnetiske skjold, der skal være ca. 1,7T, og bestemmer tykkelsen af ​​magnetisk skjold, så tabet af det magnetiske skjold er relativt lille, og temperaturstigningen holdes inden for det tilladte interval.

Figur 3: Lækagefluxdensitet og magnetisk fluxfordeling ind i olietankvæggen

 

 

a) Transformatorens lækagefelt
b) Lækagefluxdensitet, der kommer ind i olietankvæggen uden magnetisk afskærmning
c) Lækageflux i magnetisk afskærmning

Beregningen af ​​den magnetiske fluxdensitet i magnetisk skjold er baseret på fordelingen af ​​lækagefluxen i transformeren. Figur 1 viser lækagemagnetfeltet i transformeren, og fordelingen af ​​lækagefluxen, der kommer ind i olietankvæggen, er vist i figur 3.
I figur 3 er BM amplituden af ​​lækagemagnetisk densitet, der kommer ind i olietanken og magnetisk skjold, og det er også den maksimale værdi af den magnetiske flux midt i olietank og magnetisk skjold. Den magnetiske flux i det magnetiske skjold er integralet af den magnetiske fluxdensitet langs højden, hvilket resulterer i figuren vist i figur 3C. Opdeling af området med magnetskærmen med den magnetiske flux giver den magnetiske fluxdensitet i magnetisk skjold.

Anvendelsen af ​​magnetisk afskærmning kan øge den radiale komponent i lækagemagnetisk flux og derved øge hvirvelstrømmetab af den radiale magnetiske flux af viklingen og den lokale temperaturstigning af nogle spoler. Når man beregner hvirvelstrømmetab af viklingen og overvejer den hot spot -temperaturstigning, skal påvirkningen af ​​magnetisk afskærmning på fordelingen af ​​lækagemagnetisk felt overvejes.
Brugen af ​​magnetisk afskærmning kan reducere tabet af olietank i høj grad. Efter brug af magnetisk afskærmning er tabet af olietanken summen af ​​tabet i olietankvæggen og tabet i det magnetiske skjold.
Når du bruger magnetisk afskærmning, skal du være opmærksom på fikseringen af ​​den magnetiske afskærmning og sikre god jordforbindelse af den magnetiske afskærmning. Hvis den magnetiske afskærmning ikke er fastgjort godt, kan støj fra transformeren stige på grund af vibrationer, og dårlig jordforbindelse kan forårsage lokal udledning på grund af potentiel suspension.

Princip om magnetisk afskærmning

Magnetisk afskærmning konstruerer en magnetisk resistenssti, der er langt lavere end stålpladen på brændstoftanken ved at lægge høje magnetiske permeabilitetsmaterialer (såsom siliciumstålplader) på den indre væg af brændstoftanken, hvilket tvinger lækagemagnetisk flux til aktivt at afvige fra tanklegemet og koncentrere sig gennem afskærmningslaget. Denne proces er i det væsentlige det naturlige udvælgelse af magnetisk flux - efter loven om "minimering af magnetisk resistens", fanges lækagemagnetisk felt effektivt af siliciumstålpladen og reducerer derved i høj grad hvirvelstrømmen i brændstoftankvæggen og undgår risikoen for lokal overophedning. På samme tid, som en stærk begrænset magnetisk shunt, låser Magnetic Shield den diffuse lækage magnetiske flux inde i sig selv for at danne en lukket sløjfe, der svækker det omstrejfende magnetfeltstyrke uden for brændstoftanken (især åbnings- og svejseområdet) og eliminerer elektromagnetisk interferens til det omgivende udstyr. Omkostningerne er, at afskærmningslaget genererer hysterese og hvirvelstrømtab på grund af at bære magnetisk flux (som kan optimeres gennem valg af lav - tab siliciumstål og varmeafledningsdesign), men det samlede tab har opnået et strategisk migration fra ukontrollerbar disponction (brændstofbeholder) til styrbar koncentration (afskærmning), der tager hensyn til sikkerhedsudstyr og elektromagnetisk kompatibilitet.

Elektromagnetisk afskærmning

Elektromagnetisk afskærmning bruges også til olietankafskærmning af store - kapacitetstransformatorer, især olietankskærmning i nærheden af ​​store strømledninger.
Elektromagnetisk afskærmning bruger hvirvelstrømme i ledende plader til at omfordele lækageflux. Dens funktion er at øge den magnetiske modstand af den elektromagnetiske afskærmningsdel, så lækagefluxkomponenten i den elektromagnetiske afskærmningsdel reduceres, hvilket reducerer hvirvelstrømmen og hvirvelstrømens tabstæthed i olietanken, hvilket reducerer tabet i olietank og eliminerer lokal overophedning af olietankens og strukturelle dele.
Da der er hvirvelstrømme i den elektromagnetiske afskærmning, er der tab i selve den elektromagnetiske afskærmning, så tabet af olietank er summen af ​​tabet i olietankvæggen og tabet i den elektromagnetiske afskærmning.
Generelt, når man bruger aluminiumsplader som elektromagnetisk afskærmning, er tykkelsen af ​​aluminiumspladerne ca. 8 mm; Når man bruger kobberplader som elektromagnetisk afskærmning, er kobberpladernes tykkelse ca. 4 mm.
Da elektromagnetisk afskærmning har en hvirvelstrømsreaktion, vil elektromagnetisk afskærmning reducere den radiale komponent i lækageflux, hvilket ikke kun reducerer tabet af olietank, men også reducerer hvirvelstrømens tab af den radiale lækageflux af viklingen. Effekten af ​​anvendelse af magnetisk afskærmning og elektromagnetisk afskærmning for at reducere yderligere tab er vist i tabellen, og det samlede yderligere tab, når man bruger magnetisk afskærmning, er 100% til sammenligning.

Princip om elektromagnetisk afskærmning

Eddy Current Anti - Magnetisme: Metalmaterialer med god elektrisk ledningsevne (såsom kobber, aluminium osv.) Bruges som skjolde ved olietankporten. Når transformeren kører, genererer det skiftende magnetfelt hvirvelstrømme i disse ledende materialer. I henhold til Lenz's lov vil Eddy Currents generere et magnetfelt i den modsatte retning af det originale magnetfelt. Dette omvendte magnetfelt kan udligne en del af det originale magnetfelt og derved svække magnetfeltet og reducere lækagen af ​​magnetfeltet gennem olietankporten.

Elektrisk feltafslutning og ladningsneutralisering: Når det elektriske skjold er jordet, kan det afslutte det elektriske felt på overfladen af ​​lederen. Fordi det elektriske felt genereret af det høje - potentielt kredsløb vil fremkalde afgifter i skjoldet, kommer disse inducerede afgifter ind i jorden gennem jordforbindelsespunktet og neutraliserer derved ladningerne på lederen af ​​lederen, undertrykker koblingens interferens af det elektriske felt og forhindrer det elektriske felt i at påvirke ydersiden gennem olie tankporten.

Den største forskel mellem magnetisk afskærmning og elektromagnetisk afskærmning kan afledes fra påvirkningen på det magnetiske lækagefelt. Når du bruger magnetisk afskærmning, se figur 3, er den vigtigste sti for lækagemagnetisk flux højden af ​​viklingen og luftstien på den radiale sti. Ferromagnetiske materialer har ringe indflydelse på den magnetiske fluxfordeling på grund af deres høje magnetiske permeabilitet. Fra perspektivet af magnetisk kredsløb og magnetfeltberegning kan det overvejes, at den magnetiske fluxfordeling er et fast magnetisk fluxmagnetisk kredsløb. Tilføjelse af magnetisk afskærmning inde i olietanken påvirker dybest set ikke den magnetiske fluxfordeling.
Dette er også tilfældet i virkeligheden. Eksperimenter har bekræftet, at brugen af ​​magnetisk afskærmning ikke har nogen indflydelse på den korte - kredsløbsimpedans af transformeren, dvs. mængden af ​​magnetisk flux har ikke ændret sig; Imidlertid er det elektromagnetiske afskærmning i nærheden af ​​den store strømledning forskellig. Efter at have tildelt elektromagnetisk afskærmning til olietankvæggen, vil hvirvelstrømmen af ​​den elektromagnetiske afskærmning udligne lækagemagnetisk flux genereret af den store strømle, hvilket reducerer lækagemagnetisk flux i blyet. Dette er en fast ampere - drej magnetfeltet, og hvirvelstrømmen reducerer lækagemagnetisk flux.