طراحی ترانسформرها برای کاربردهای استخراج زغال سنگ

استخراج زغال سنگ یک منبع حیاتی تأمین انرژی در چین است و نیازهای مربوط به ترانسفورماترهای مورد استفاده در معادن بسیار بالا است. این ترانسفورماترها باید نه تنها برق ضروری برای عملیات استخراج را فراهم کنند، بلکه عملکرد آنها نباید ایمنی معادن را تهدید کند. با توجه به نیازهای فعلی تولید زغال سنگ در چین، معمولاً از ترانسفورماترهای خشک نوع رزین اپوکسی ریخته شده به عنوان جزء اصلی استفاده می‌شود و طراحی ساختاری خارجی آنها به طور مناسب تغییر یافته است.

طراحی داخلی ترانسفورماتر

پوشش ترانسفورماترهای مورد استفاده در معادن باید انفجارناپذیر باشد. طراحی ساختاری این ترانسفورماترها بر اساس محاسبات الکترومغناطیسی است و روی کاهش تلفات، 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 پیچ‌های فشار بالا و پایین انجام شود.

انتخاب هسته

هسته باید از صفحات فولاد سیلیسیوم سرد رول شده با نفوذپذیری مغناطیسی بالا ساخته شود. سطح هسته با رزین اپوکسی پوشانده شده و سخت می‌شود تا مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی را افزایش دهد. کل مجموعه هسته با صفحات فولادی با مغناطیس کم و باندها فشرده می‌شود تا سر و صدا را کاهش دهد. علاوه بر کاهش سر و صدا، طراحی باید افزایش دما و مصرف انرژی را نیز مد نظر قرار دهد. هسته باید با چگالی جریان مغناطیسی کم طراحی شود تا از منطقه گسترش هیستریس دور شود و بدین ترتیب تلفات انرژی بدون بار را کاهش دهد.

طراحی پیچ‌های فشار بالا و پایین

پیچ فشار بالا از ساختار استوانه‌ای استفاده می‌کند که بین لایه‌ها با فیبرglas تقویت شده و در رزین اپوکسی ریخته شده تا تشکیل یک مجموعه محکم و قوی را داشته باشد. پیچ باید به قسمت‌های جداگانه ریخته شود تا شدت میدان الکتریکی داخلی را کاهش دهد. دکل‌های تهویه طولی در دو طرف پیچ ارائه شده‌اند تا تخلیه حرارت را افزایش دهند. پیچ فشار پایین از فоль آهن ساخته شده و به طور مشابه با رزین اپوکسی ریخته شده است.

طراحی پوشش ترانسفورماتر

پوشش ترانسفورماتر باید قادر به تحمل فشارهای داخلی انفجاری باشد و از آزاد شدن گازهای انفجاری که می‌توانند انفجار یا آتش‌سوزی در سراسر معدن را ایجاد کنند، جلوگیری کند. ماده پوشش باید دارای قدرت مکانیکی استثنایی و خواص خنک‌سازی خوب باشد.

نکات مهم طراحی

• مواد رزین اپوکسی باید به صورت دقیق کنترل شوند و معمولاً از عایق کلاس H استفاده می‌شود. مواد افزودنی مانند ترویج‌دهنده‌ها و تثبیت‌کننده‌ها باید شامل شوند تا ضریب توسعت حرارتی رزین با سیم‌های مسی مطابقت داشته باشد و رسانایی حرارتی، قدرت مکانیکی و عملکرد الکتریکی را بهبود بخشند.

• پیچ‌ها باید در محیط با دمای بالا و خلاء ریخته شوند تا مطمئن شویم در طول فرآیند ریخته‌گری رطوبتی باقی نمانده است.

• دستگاه‌های خنک‌سازی، معمولاً دکل‌های تهویه، باید در طراحی نزدیک هسته و پیچ‌ها یکپارچه شوند. در شرایط حدی، ممکن است از روش‌های خنک‌سازی با روغن یا آب برای افزایش تخلیه حرارت داخلی استفاده شود.

• پوشش انفجارناپذیر نیز باید با توجه به خنک‌سازی طراحی شود. می‌توان از طراحی موجدار برای افزایش مساحت سطح استفاده کرد تا گرمای داخلی به سرعت تخلیه شود.