Entwurf von Bergbau-Transformator für Kohlebergbauanwendungen

Braunkohlebergbau ist eine wichtige Energiequelle in China, und die Anforderungen an für Bergwerke verwendete Transformatoren sind besonders hoch. Diese Transformatoren müssen nicht nur den notwendigen Strom für den Bergbau liefern, sondern auch sicherstellen, dass ihr Betrieb die Sicherheit des Bergwerks nicht beeinträchtigt. Angesichts der aktuellen Forderungen des Braunkohleabbaus in China werden in der Regel Epoxyharzgegossene Trockentransformatoren als Kernkomponente verwendet, mit entsprechenden Modifikationen im äußeren Strukturentwurf.

Interne Transformator-Design

Die Gehäuse von für Bergwerke verwendeten Transformatoren müssen explosionsgeschützt sein. Das Strukturdesign solcher Transformatoren basiert auf elektromagnetischen Berechnungen, mit dem Ziel, Verluste zu reduzieren, die Isolationsstärke zu erhöhen und die Temperaturerhöhung zu kontrollieren. Aufgrund der Einschränkungen unterirdischer Umgebungen müssen Transformatoren kompakt und leicht zu transportieren und zu installieren sein. Dies kann durch die Optimierung des Kern- und der Hoch- und Niederspannungswicklungsdesigns erreicht werden.

Kernauswahl

Der Kern sollte aus kaltgewalzten Siliziumstahlblechen mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt werden. Die Oberfläche des Kerns wird mit Epoxyharz beschichtet und gehärtet, um die Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Die gesamte Kernmontage wird mit niedermagnetischen Stahlplatten und Bändern befestigt, um das Geräuschpegel zu reduzieren. Neben der Geräuschreduzierung muss das Design auch die Temperaturerhöhung und den Energieverbrauch berücksichtigen. Der Kern sollte mit geringer magnetischer Flussdichte entworfen werden, um die Hysterese-Expansionszone zu vermeiden, was dazu beiträgt, die Leerlaufenergieverluste zu reduzieren.

Hoch- und Niederspannungswicklung-Design

Die Hochspannungswicklung verwendet eine zylindrische Struktur, die zwischen den Schichten mit Fiberglas verstärkt und in Epoxyharz gegossen wird, um eine feste, robuste Montage zu bilden. Die Wicklung sollte in Abschnitten gegossen werden, um die innere elektrische Feldstärke zu reduzieren. Längsventilationskanäle sind auf beiden Seiten der Wicklung vorhanden, um die Wärmeabgabe zu verbessern. Die Niederspannungswicklung besteht aus Kupferfolie und wird ebenfalls mit Epoxyharz eingeschlossen.

Transformator-Gehäusedesign

Das Gehäuse des Transformators muss internen Explosionsdrücken standhalten und das Entweichen von explosiven Gasen verhindern, die zu explosionsartigen Vorgängen oder Bränden im ganzen Bergwerk führen könnten. Das Gehäusematerial muss eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und gute Wärmeableitungseigenschaften aufweisen.

Wichtige Designüberlegungen

• Das Epoxyharz-Material muss streng kontrolliert werden, in der Regel wird H-Klasse-Isolation verwendet. Zusatzstoffe wie Beschleuniger und Härter sollten hinzugefügt werden, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Harzes an den Kupferdraht anzupassen, um die Wärmeleitfähigkeit, die mechanische Festigkeit und die elektrische Leistungsfähigkeit zu verbessern.

• Die Wicklungen sollten in einer hochtemperierten, vakuumumgebenden Umgebung gegossen werden, um sicherzustellen, dass während des Gießprozesses keine Feuchtigkeit zurückbleibt.

• Kühlgeräte, in der Regel Ventilationskanäle, sollten in der Nähe des Kerns und der Wicklungen integriert werden. Unter extremen Bedingungen können Öl- oder Wasserkühlmethoden zur Verbesserung der internen Wärmeabgabe eingesetzt werden.

• Das explosionsgeschützte Gehäuse sollte auch im Hinblick auf die Wärmeabgabe entworfen werden. Ein Wellenprofil kann verwendet werden, um die Oberfläche zu vergrößern und die interne Wärme schneller abgeben zu können.