طراحی ترانسفورماترهای معدنی برای کاربردهای استخراج زغال سنگ

تامین کننده مهمی از انرژی در چین است و نیازهای مربوط به ترانسفورماترهای معدنی بسیار بالا است. این ترانسفورماترها باید نه تنها برق ضروری برای عملیات معدنی را فراهم کنند بلکه عملکرد آنها نباید ایمنی معدن را تهدید کند. با توجه به تقاضاهای فعلی تولید معدن زغال سنگ در چین، معمولاً از ترانسفورماترهای خشک نوع رزین اپوکسی پوشش داده شده به عنوان جزء اصلی استفاده می‌شود و طراحی ساختاری خارجی آن با تغییرات مناسب انجام می‌شود.

طراحی داخلی ترانسفورماتر

پوشش ترانسفورماترهای معدنی باید انفجارناپذیر باشد. طراحی ساختاری این ترانسفورماترها بر اساس محاسبات الکترومغناطیسی است که بر کاهش زیان‌ها، افزایش قدرت عایق و کنترل افزایش دما تمرکز دارد. به دلیل محدودیت‌های محیط زیرزمینی، ترانسفورماترها باید فشرده و آسان برای حمل و نصب باشند. این امر می‌تواند با بهینه‌سازی طراحی هسته و پیچش‌های ولتاژ بالا و پایین انجام شود.

انتخاب هسته

هسته باید از ورق‌های فولاد سیلیسیم سرد رول شده با نفوذپذیری مغناطیسی بالا ساخته شود. سطح هسته با رزین اپوکسی پوشش داده شده و تثبیت می‌شود تا مقاومت در برابر رطوبت و فرسودگی افزایش یابد. کل تجمع هسته با صفحات فولادی کم‌مغناطیسی و بند‌های فشاری تثبیت می‌شود تا صدای تولید شده کاهش یابد. علاوه بر کاهش صدا، طراحی باید به افزایش دما و مصرف انرژی نیز توجه کند. هسته باید با چگالی شار مغناطیسی کم طراحی شود تا از منطقه انبساط هیسترزیس خارج شود و بدین ترتیب زیان‌های بدون بار را کاهش دهد.

طراحی پیچش‌های ولتاژ بالا و پایین

پیچش ولتاژ بالا از ساختار استوانه‌ای استفاده می‌کند که با فیبرگلاس بین لایه‌ها تقویت شده و در رزین اپوکسی جمع‌آوری شده تا تشکیل یک تجمع محکم و قوی را بدهد. پیچش باید به بخش‌های جداگانه ریخته شود تا شدت میدان الکتریکی داخلی کاهش یابد. دوطرف پیچش دوک‌های تهویه طولی دارند تا تبدیل حرارتی افزایش یابد. پیچش ولتاژ پایین از فولاذ مسی و به طور مشابه در رزین اپوکسی جمع‌آوری شده است.

طراحی پوشش ترانسفورماتر

پوشش ترانسفورماتر باید بتواند فشارهای داخلی انفجاری را تحمل کند و از آزاد شدن گازهای انفجاری که می‌توانند انفجار یا آتش‌سوزی در معدن را ایجاد کنند جلوگیری کند. مواد پوشش باید دارای مقاومت مکانیکی فوق‌العاده و خواص خنک‌سازی خوب باشند.

نکات کلیدی طراحی

• مواد رزین اپوکسی باید به طور دقیق کنترل شوند و معمولاً از عایق کلاس H استفاده می‌شود. افزودنی‌هایی مانند ترویج‌کننده‌ها و تثبیت‌کننده‌ها باید شامل شوند تا ضریب انبساط گرمایی رزین با سیم‌های مسی همخوانی داشته باشد و هدایت حرارتی، مقاومت مکانیکی و عملکرد الکتریکی را افزایش دهد.

• پیچش‌ها باید در محیطی با دمای بالا و خلاء ریخته شوند تا اطمینان حاصل شود که در طول فرآیند ریخته‌گری رطوبتی باقی نمانده است.

• دستگاه‌های خنک‌سازی معمولاً دوک‌های تهویه در طراحی نزدیک هسته و پیچش‌ها یکپارچه می‌شوند. در شرایط حدی، ممکن است از روش‌های خنک‌سازی با روغن یا آب برای افزایش تبدیل حرارتی داخلی استفاده شود.

• پوشش انفجارناپذیر نیز باید با توجه به خنک‌سازی طراحی شود. می‌توان از طراحی موجدار برای افزایش سطح تماس استفاده کرد تا تبدیل حرارتی داخلی سریع‌تر انجام شود.