Kaivoksiin tarkoitettujen muuntajien suunnittelu hiomessa käytettäväksi

Hiilekaivostoiminta on tärkeä energianlähde Kiinassa, ja vaatimukset kaivoksissa käytettäviin muuntajiin ovat erityisen korkeat. Nämä muuntajat eivät ainoastaan tarjoa välttämätöntä sähköä kaivostoimintaan, vaan niiden toiminnan ei saa myöskään vaarantaa kaivoksen turvallisuutta. Ottaen huomioon nykyiset hiilekaivosten tuotantovaatimukset Kiinassa, epoksiharjattujen kuivatuisten muuntajien käyttö on yleistä pääkomponenttina, johon tehdään sopivia muutoksia ulkoiseen rakennelmaan.

Muuntajan sisäinen suunnittelu

Kaivoksissa käytettävien muuntajien kotelossa on oltava räjähtevapaus. Tällaisten muuntajien rakennemuoto perustuu sähkömagneettisiin laskutoimituksiin, joissa keskitytään siihen, että häviöt vähenevät, eristyksen vahvuus paranee ja lämpötilan nousu pysyy hallinnassa. Alueellisten ympäristörajoitusten vuoksi muuntajien täytyy olla kompaktisia ja helppoja kuljettaa ja asentaa. Tämä voidaan saavuttaa optimoimalla ytimen sekä korkean- ja matalajänniteen piiritysten suunnittelua.

Ytimen valinta

Ydin tulisi olla valmistettu kylmäpuristetuista silikonsi-teräslevyistä, joilla on korkea magneettinen läpäisyky. Ytimen pinta on harjattu epoksiharjalla ja kypsitetty parantamaan kosteuden ja ruskovuoren vastustamista. Koko ytimeen liitetään alimmagneettisilla teräslevyillä ja -vyöillä, jotta melutaso vähenee. Lisäksi melutasoongelmaan on puututtava myös lämpötilan nousun ja energiankulutuksen osalta. Ydintä tulisi suunnitella alhaisella magneettifluxtiheydellä, jotta vältetään hystereesin laajentumisalue, mikä vähentää tyhjän lastin energiahäviöitä.

Korkean- ja matalajänniteen piirityksen suunnittelu

Korkeajänniteen piiritys on suunniteltu sylinterimäiseksi, vahvistettuna lasihiekkaan kerroksien välillä, ja se on upotettu epoksiharjaksi luodakseen tiheän, vankan kokoonpanon. Piiritystä tulisi kaivata osiin, jotta sisäinen sähkökenttävoimakkuus vähenee. Piirityksen molemmilla puolilla on tarjolla pitkittäiset ilmanvaihtoluukut, jotka parantavat lämpöä levittämistä. Matalajänniteen piiritys on tehty kuparifolieesta ja samalla tavalla upotettu epoksiharjaksi.

Muuntajan kotelon suunnittelu

Muuntajan kotelon on kestettävä sisäiset räjähtävät paineet ja estettävä räjähteiden vapautuminen, jotka voisivat aiheuttaa kaivoksen laajuisia räjähdyksiä tai paloja. Kotelomateriaalin on oltava erinomainen mekaaninen vahvuus ja hyvä lämpövienti.

Tärkeät suunnitteluhuomiot

• Epoksiharjamateriaalin on oltava tiukasti valvottu, yleensä käytetään H-luokan eristyksen. Lisäaineita, kuten katalysaattoreita ja kypsymisaaltoja, tulisi lisätä, jotta harjan lämpölaajenemiskerroin vastaa kupariliiton, parantaen lämpöjohtavuutta, mekaanista vahvuutta ja sähköominaisuuksia.

• Piiritystä tulisi tehdä korkealämpöisessä, tyhjiössä, varmistaen, ettei kosteutta jää prosessin aikana.

• Jäähdytyslaitteita, yleensä ilmanvaihtoluukkeja, tulisi integroida suunnittelussa ytimen ja piiritysten lähelle. Äärimmäisissä olosuhteissa öljy- tai vesi-jäähdytysmenetelmät voivat käytännössä parantaa sisäistä lämpöä levittämistä.

• Räjähtevapauskotelon on myös otettava huomioon lämpövienti. Suljastettu suunnittelu voidaan käyttää lisäämään pinta-ala, mikä mahdollistaa nopeamman sisäisen lämpöä levittämisen.