Deseño de transformadores para uso en minas en aplicacións de minería de carbón

A minería de carbón é unha fonte crucial de abastecemento de enerxía en China, e os requisitos para os transformadores utilizados nas minas son extremadamente altos. Estes transformadores non só deben proporcionar a enerxía esencial para as operacións de mina, senón que tamén deben asegurar que a súa operación non comprometa a seguridade da mina. Considerando as actuais demandas de produción das minas de carbón en China, xeralmente úsanse transformadores secos de resina epoxi colada como o compoñente central, cunhas modificacións adecuadas no deseño estrutural externo.

Deseño interno do transformador

A caixa dos transformadores utilizados nas minas debe ser antexplosiva. O deseño estrutural destes transformadores basease en cálculos electromagnéticos, centrándose en reducir as perdas, mellorar a resistencia ao aislamento e controlar o aumento de temperatura. Debido ás restricións dos entornos subterráneos, os transformadores deben ser compactos e fáciles de transportar e instalar. Isto pódese lograr optimizando o deseño do núcleo e das bobinas de alta e baixa tensión.

Selección do núcleo

O núcleo debe estar fabricado con láminas de acero silicio laminado a frio con alta permeabilidade magnética. A superficie do núcleo está recuberta con resina epoxi e curada para mellorar a resistencia á humidade e á corrosión. A montaxe completa do núcleo está prensada con placas e correas de acero de baixa magnetización para reducir o ruido. Ademais da redución do ruido, o deseño tamén debe abordar o aumento de temperatura e o consumo de enerxía. O núcleo debe deseñarse con baixa densidade de fluxo magnético para evitar a zona de expansión histerética, reducindo así as perdas de enerxía en vacío.

Deseño das bobinas de alta e baixa tensión

A bobina de alta tensión adopta unha estrutura cilíndrica, reforzada con fibra de vidro entre capas, e encapsulada en resina epoxi para formar unha montaxe sólida e robusta. A bobina debe fundirse en seccións para reducir a intensidade do campo eléctrico interno. Dúctos de ventilación longitudinal están dispoñibles en ambos os lados da bobina para mellorar a dissipación de calor. A bobina de baixa tensión está feita de folha de cobre e tamén está encapsulada con resina epoxi.

Deseño da caixa do transformador

A caixa do transformador debe resistir as presións internas de explosión e evitar a liberación de gases explosivos que poden desencadear explosións ou incendios na mina. O material da caixa debe ter unha forza mecánica excepcional e boas propiedades de dissipación de calor.

Consideracións clave no deseño

• O material de resina epoxi debe controlarse estritamente, xeralmente utilizando aisolamento de clase H. Deben incluírse aditivos como promotores e agentes de cura para igualar o coeficiente de expansión térmico da resina co do fío de cobre, mellorando a conductividade térmica, a forza mecánica e o rendemento eléctrico.

• As bobinas deben fundirse nun ambiente de alta temperatura e vacío para asegurar que non quede humidade durante o proceso de fundición.

• Os dispositivos de refrigeración, xeralmente dúctos de ventilación, deben integrarse preto do núcleo e as bobinas durante o deseño. En condicións extremas, poden empregarse métodos de refrigeración por aceite ou auga para mellorar a dissipación de calor interna.

• A caixa antexplosiva tamén debe deseñarse tenendo en conta a dissipación de calor. Pode usarse un deseño ondulado para aumentar a área de superficie, permitindo unha dissipación de calor interna máis rápida.