Dizajn transformatora za rudarske primjene u ugljenim rudnicima

Rudarstvo ugljena je ključni izvor snabdijevanja energijom u Kini, a zahtjevi za transformatorima koristima u rudniku su izuzetno visoki. Ovi transformatori ne samo da moraju osigurati nužnu energiju za rudarske operacije, već moraju također osigurati da njihova radnja ne kompromitira sigurnost ruda. Uzimajući u obzir trenutne potrebe proizvodnje ugljena u Kini, tipično se kao ključni sastojak koriste transformatori sa suhom litanjem od epoksidne smole, uz odgovarajuće modifikacije u vanjskom strukturnom dizajnu.

Dizajn unutrašnjosti transformatora

Oklop transformatora koji se koristi u rudama mora biti eksplozivno otporan. Strukturni dizajn takvih transformatora temelji se na elektromagnetskim izračunima, fokusirajući se na smanjenje gubitaka, povećanje jakosti izolacije i kontrolu porasta temperature. Zbog ograničenja podzemnih okruženja, transformatori moraju biti kompaktni i lako transportabilni i montirani. To se može postići optimizacijom dizajna jezgra i visokonaponskih i niskonaponskih zavojnica.

Izbor jezgra

Jezgro treba da bude izrađeno od hladno valjanih silikatnih čelika s visokom magnetskom prolaznošću. Površina jezgra je pokrivena epoksidnom smolom i zakuvana kako bi se poboljšala otpornost na vlagu i koroziiju. Cijela sklopka jezgra je zategnuta s tanjiricama i trakama od čelika s niskom magnetskom provodljivošću kako bi se smanjio buka. Osim smanjenja buke, dizajn mora riješiti i porast temperature i potrošnju energije. Jezgro treba dizajnirati s niskom gustoćom magnetskog toka kako bi se izbjegla zona histerezne ekspanzije, time smanjujući gubitke energije pri praznom opterećenju.

Dizajn visokonaponskih i niskonaponskih zavojnica

Visokonaponska zavojnica ima cilindričnu strukturu, ojačanu staklenim vlaknima između slojeva, i ulijepšanu u epoksidnu smolu kako bi se formirao čvrsti i robustan sklop. Zavojnica treba da se litija dijelovima kako bi se smanjila intenzitet električnog polja unutar. Dužine ventilacijskih kanala su osigurane na obje strane zavojnice kako bi se poboljšalo isključivanje toplote. Niskonaponska zavojnica je izrađena od bakrenog folije i slično ulijepšana s epoksidnom smolom.

Dizajn oklopa transformatora

Oklop transformatora mora izdržati unutarnje eksplozivne tlake i sprečiti slobodnu propusnost eksplozivnih plinova koji bi mogli dovesti do eksplozija ili požara široko rasprostranjenih u rudniku. Materijal oklopa mora imati izuzetnu mehaničku čvrstoću i dobre osobine isključivanja toplote.

Ključni aspekti dizajna

• Materijal od epoksidne smole mora strogo kontrolirati, tipično se koristi H razred izolacije. Dodatak promotori i sredstva za zakuvanje trebaju biti uključeni kako bi se koeficijent termičke ekspanzije smole podudarao s onim bakrene žice, poboljšavajući termičku provodljivost, mehaničku čvrstoću i električne performanse.

• Zavojnice trebaju biti litirane u visokotemperaturnom vakuumskom okruženju kako bi se osiguralo da tijekom procesa litiranja ne ostane vlažnost.

• Uređaji za hlađenje, tipično ventilacijski kanali, trebaju biti integrirani blizu jezgra i zavojnica tijekom dizajna. U ekstremnim uvjetima, mogu se koristiti metode hlađenja s uljem ili vodom kako bi se poboljšalo unutarnje isključivanje toplote.

• Eksplozivno otporni oklop treba također dizajnirati s obzirom na isključivanje toplote. Može se koristiti valjakast dizajn kako bi se povećala površina, omogućujući brže isključivanje unutarnje toplote.