Κατασκευή ενός Μετατροπέα

Κατασκευή Μετατροπέα και Κύρια Συστατικά

Ένας μετατροπέας αποτελείται κυρίως από μαγνητικό περιβάλλον, ηλεκτρικό περιβάλλον, διελεκτρικό περιβάλλον, δεξαμενή και επιπλέον συστατικά. Τα βασικά στοιχεία του είναι τα πρωτεύοντα/δευτερεύοντα στρώματα και ένα σταλακτό πυρήνα, με τον πυρήνα να κατασκευάζεται από σιλικονιούχο χάλυβα για τη δημιουργία μιας συνεχούς μαγνητικής διαδρομής. Οι πυρήνες των μετατροπέων είναι συνήθως λεπίδες για τη μείωση των απωλειών εδαφικών ρευμάτων.

Μαγνητικό Περιβάλλον

Το μαγνητικό περιβάλλον αποτελείται από τον πυρήνα και το φτερό, παρέχοντας μια διαδρομή για τη μαγνητική ροή. Χαρακτηρίζεται από έναν λεπτό χάλυβα πυρήνα με δύο εμποτευμένα κατανεμημένα στρώματα (πρωτεύον και δευτερεύον), και και τα δύο απομονωμένα από τον πυρήνα και το ένα από το άλλο.

• Υλικό Πυρήνα: Λεπτοί χάλυβα ή σιλικονιούχες χάλυβα πλάκες, επιλεγμένες για τις χαμηλές απώλειες ιστορημάτων σε τυπικές πυκνότητες μαγνητικής ροής.

• Συντακτικές Όροι:

• Πλευρές: Κατακόρυφες ενότητες όπου είναι τυλιγμένα τα στρώματα.

• Φτερό: Οριζόντιες ενότητες που συνδέουν τις πλευρές για την ολοκλήρωση της μαγνητικής διαδρομής.

Ηλεκτρικό Περιβάλλον

Το ηλεκτρικό περιβάλλον αποτελείται από πρωτεύοντα και δευτερεύοντα στρώματα, συνήθως από χαλκό:

• Τύποι Διαγωνίων:

• Διαγώνια με ορθογώνιο προφίλ: Χρησιμοποιούνται για στρώματα χαμηλής τάσης και στρώματα υψηλής τάσης σε μεγάλους μετατροπείς.

• Διαγώνια με κυκλικό προφίλ: Χρησιμοποιούνται στα στρώματα υψηλής τάσης μικρών μετατροπέων.

Οι μετατροπείς ταξινομούνται με βάση την κατασκευή του πυρήνα και την τοποθέτηση των στρωμάτων σε:

Κατασκευή Μετατροπέα Τύπου Πυρήνα

Στην κατασκευή του μετατροπέα τύπου πυρήνα, ο πυρήνας σχηματίζεται από τη λεπτοσχίδα ορθογωνικών κατασκευών πλαίσιων. Οι λεπτοσχίδες είναι συνήθως κοπτούνται σε Λ-μορφικές λωρίδες, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Για τη μείωση της μαγνητικής αντίστασης στα σημεία σύνδεσης των λεπτοσχίδων, οι εναλλακτικές στρώσεις τοποθετούνται σε διαταραγμένο μοτίβο, εξαλείφοντας συνεχείς γραμμές συνδέσεων και εξασφαλίζοντας μια ομαλή μαγνητική διαδρομή.

Τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα στρώματα είναι εναλλασσόμενα για τη μείωση της διαρροής μαγνητικής ροής, με το μισό κάθε στρώματος να τοποθετείται είτε πλαϊνά είτε συνκεντρικά σε κάθε πλευρά του πυρήνα. Κατά την τοποθέτηση, εισάγεται αμπάκελισιο επίδιπλο απομόνωση μεταξύ του πυρήνα και του στρώματος χαμηλής τάσης (ΧΤ), μεταξύ ΧΤ και υψηλής τάσης (ΥΤ) στρωμάτων, μεταξύ των στρωμάτων και του φτερού, και μεταξύ της πλευράς ΥΤ και του φτερού, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το στρώμα ΧΤ τοποθετείται κοντά στον πυρήνα για τη μείωση των απαιτήσεων απομόνωσης, βελτιώνοντας την αποδοτικότητα των υλικών και την ηλεκτρική ασφάλεια.

Κατασκευή Μετατροπέα Τύπου Φουσκωτού

Σε έναν μετατροπέα τύπου φουσκωτού, οι μεμονωμένες λεπτοσχίδες κοπτούνται σε μακρές Ε- και I-μορφικές λωρίδες (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα), δημιουργώντας δύο μαγνητικές διαδρομές με έναν τριπλό πυρήνα. Η κεντρική πλευρά, διπλάσια πλάτος από τις εξωτερικές πλευρές, μεταφέρει την ολική μαγνητική ροή, ενώ κάθε εξωτερική πλευρά μεταφέρει το μισό της ροής, βελτιώνοντας τη μαγνητική αποδοτικότητα και μειώνοντας τη διαρροή.

Σχεδιασμός και Συστατικά Μετατροπέα Τύπου Φουσκωτού

Στρώματα και Δομή Πυρήνα Μετατροπέα Τύπου Φουσκωτού

Η διαρροή μαγνητικής ροής στους μετατροπείς τύπου φουσκωτού μειώνεται με την υποδιαίρεση των στρωμάτων, μειώνοντας την αντίσταση. Τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα στρώματα είναι συντοπισμένα στην κεντρική πλευρά: το στρώμα χαμηλής τάσης (ΧΤ) βρίσκεται δίπλα στον πυρήνα, με το στρώμα υψηλής τάσης (ΥΤ) να τυλίγεται γύρω από αυτό. Για τη μείωση των κόστων λεπτοσχίδων, τα στρώματα προσδιορίζονται προηγουμένως σε κυλινδρικές μορφές, με τις λεπτοσχίδες του πυρήνα να εισάγονται αργότερα.

Διελεκτρικό Περιβάλλον

Το διελεκτρικό περιβάλλον αποτελείται από απομονωτικά υλικά που απομονώνουν τα ηλεκτρικά μέρη. Οι λεπτοσχίδες του πυρήνα (0,35-0,5mm πάχους για συστήματα 50 Hz) είναι καλαμπούρια με βάρνιση ή οξειδικό στρώμα για τη μείωση των απωλειών εδαφικών ρευμάτων και την εξασφάλιση ηλεκτρικής απομόνωσης μεταξύ των στρωμάτων.

Δεξαμενές και Αξεσουάρ

Αποθετήριο

Ένα κυλινδρικό ρεζερβουάρ, το οποίο είναι εγκατεστημένο στο οροφή της κυρίως δεξαμενής του μετατροπέα, το αποθετήριο λειτουργεί ως αποθετήριο απομονωτικού λάδιου. Φιλοξενεί την επέκταση του λαδιού κατά την πλήρη φόρτιση, προλαμβάνοντας την εμφάνιση πίεσης καθώς αλλάζει η θερμοκρασία.

Αναπνευστήρας

Λειτουργώντας ως το "καρδιά" του μετατροπέα, ο αναπνευστήρας ρυθμίζει την εισαγωγή αέρα κατά την επέκταση/συρρίκνωση του λαδιού. Το σιλικάγελ στο εσωτερικό απορροφά την υγρασία από τον εισερχόμενο αέρα, διατηρώντας την ποιότητα του λαδιού: το νέο μπλε γελ άλλαζε σε ροζ καθώς κυριαρχεί, με το ξερό γελ να είναι σε θέση να μειώνει τα σημεία του υγρού αέρα κάτω από -40°C.

Εξέλιξης Πίπα

Μια λεπτή αλουμινίου πίπα, εγκατεστημένη στα δύο άκρα του μετατροπέα, η πίπα εξέλιξης αποκαλύπτει υπερβολική εσωτερική πίεση που προκαλείται από ξαφνικές αυξήσεις θερμοκρασίας, προστατεύοντας τον μετατροπέα από καταστροφές.

Ραδιάτορας

Αποσπάσιμες μονάδες ραδιάτορα ψύχουν το λάδι του μετατροπέα μέσω φυσικής συντονικής: το ζεστολαμένο λάδι ανεβαίνει στον ραδιάτορα, ψύχεται και επιστρέφει στη δεξαμενή μέσω βαλβίδων, διατηρώντας ένα συνεχή κύκλο ψύξης.

Βουστρούχια

Απομονωτικά συστήματα που επιτρέπουν στα ηλεκτρικά διαγώνια να διασχίζουν τη δεξαμενή, τα βουστρούχια αντέχουν υψηλά πεδία τάσης. Οι μικροί μετατροπείς χρησιμοποιούν στερεά πορσελάνια βουστρούχια, ενώ οι μεγάλοι μονάδες χρησιμοποιούν τεμάχια βουστρούχια με λάδι. Η εισαγωγή υγρασίας είναι η κύρια μορφή παρακμής, ανιχνεύσιμη μέσω δοκιμών παράγοντας δύναμης (π.χ., δοκιμή Doble Power Factor) που παρακολουθούν την υποβάθμιση της απομόνωσης.