Design af gruveanvendte transformatorer til kulmining anvendelser

Kuludrivning er en vigtig energikilde i Kina, og kravene til brugte transformer i miner er ekstremt høje. Disse transformer skal ikke blot levere den nødvendige strøm til driftsoperationer, men sikre, at deres drift ikke påvirker sikkerheden i minen. Med hensyn til de nuværende behov for kulproduktion i Kina anvendes typisk epoxyhårdede tørtransformatorer som kernen, med passende ændringer i den ydre strukturdesign.

Indre transformerdesign

Beholderen for transformer, der bruges i miner, skal være eksplosionsbeskyttet. Strukturdesignet af disse transformer baseres på elektromagnetiske beregninger, med fokus på reduktion af tab, forbedring af isolationsstyrke og kontrol af temperaturstigning. På grund af begrænsningerne i underjordiske miljøer skal transformer være kompakte og lette at transportere og installere. Dette kan opnås ved at optimere designet af kjernen og høj- og lavspændingsvindingerne.

Valg af kerne

Kernen bør bestå af koldeformet siliciumstålplader med høj magnetisk permeabilitet. Overfladen af kernen er overtrukket med epoxyhårdering og hårdet for at forbedre modstandskraft over for fugt og korrosion. Hele kerneassamblaget er klippet sammen med lave magnetiske stålplader og remme for at reducere støj. Udover støjreduktion skal designet også tage højde for temperaturstigning og energiforbrug. Kernen bør designes med lav magnetisk fluxtæthed for at undgå hystereseudvidelseszone, hvilket reducerer tomgangstab.

Design af høj- og lavspændingsvindinger

Højspændingsvindingen anvender en cylindrisk struktur, forstærket med fiberglas mellem lag, og indkapslet i epoxyhårdering for at danne et solidt, robust assamblage. Vindingen bør gøres i sektioner for at reducere intern elektrisk feltstyrke. Løbende ventilationskanaler er placeret på begge sider af vindingen for at forbedre varmeafledning. Lavspændingsvindingen er lavet af kobberfolie og er på samme måde indkapslet med epoxyhårdering.

Transformerbeholderdesign

Transformerbeholderen skal kunne modstå interne eksplosionspres og forhindre udledning af eksplosive gasser, der kunne udløse mineomfattende eksplosioner eller brande. Beholdermaterialet skal have fremragende mekanisk styrke og gode egenskaber for varmeafledning.

Vigtige designovervejelser

• Epoxyhårdemateriale skal strengt kontrolleres, typisk ved at bruge H-klasse isolation. Tilføjelser som promotorer og hårdere bør inkluderes for at matche termisk udvidningskoefficienten for hårderingen med den for koppartråd, for at forbedre termisk ledningsevne, mekanisk styrke og elektrisk ydeevne.

• Vindinger bør gøres i et højt temperatur, vakuummiljø for at sikre, at der ikke er nogen fugt tilbage under formningen.

• Køleanordninger, typisk ventilationskanaler, bør integreres nær kernen og vindingerne under designet. Under ekstreme forhold kan olie- eller vandkøling anvendes for at forbedre intern varmeafledning.

• Den eksplosionsbeskyttede beholder bør også designes med varmeafledning i tankerne. En bølget design kan anvendes for at øge overfladeareal, hvilket gør det muligt at dissipere intern varme hurtigere.