Ontwerp van mijngeschikte transformatoren voor toepassingen in de kolenwinning

Kolenmijnen zijn een cruciale energiebron in China, en de eisen voor mijntransformators zijn uitzonderlijk hoog. Deze transformators moeten niet alleen essentiële stroom leveren voor mijnoperaties, maar ook zorgen dat hun werking de mijnveiligheid niet in gevaar brengt. Met het oog op de huidige productie-eisen van kolenmijnen in China worden epoxyhars gegoten droogtransformatoren meestal gebruikt als kerncomponent, met passende aanpassingen in de externe structuurontwerp.

Ontwerp van interne transformator

De behuizing van mijntransformators moet ontploffingwerend zijn. Het structuurontwerp van dergelijke transformators is gebaseerd op elektromagnetische berekeningen, gericht op het verlagen van verliezen, het verbeteren van de isolatiesterkte en het beheersen van de temperatuurstijging. Vanwege de beperkingen van ondergrondse omgevingen moeten transformators compact zijn en gemakkelijk te vervoeren en installeren. Dit kan worden bereikt door de ontwerp van het kernstuk en de hoog- en laagspanningswindingen te optimaliseren.

Kernselectie

De kern zou moeten bestaan uit koudgewalste siliciumstaalplaten met hoge magnetische doorlaatbaarheid. De oppervlakte van de kern wordt bedekt met epoxyhars en gehard om de weerstand tegen vocht en corrosie te verbeteren. Het hele kernmontage wordt geklemd met platen en banden van laagmagnetisch staal om geluid te verminderen. Naast geluidreductie moet het ontwerp ook rekening houden met temperatuurstijging en energieverbruik. De kern zou moeten worden ontworpen met lage magnetische fluxdichtheid om de zone van hysterese-expansie te vermijden, waardoor de energieverliezen bij leegloop worden verminderd.

Ontwerp van hoog- en laagspanningswindingen

De hoogspanningswinding heeft een cilindrische structuur, versterkt met glasvezel tussen de lagen, en wordt ingekapseld in epoxyhars om een solide, robuuste assemblage te vormen. De winding zou moeten in secties worden gegoten om de interne elektrische veldintensiteit te verminderen. Langs de winding worden ventilatiekanalen aangebracht om de warmteafgifte te versterken. De laagspanningswinding wordt gemaakt van koperfolie en eveneens ingekapseld met epoxyhars.

Ontwerp van transformatorbehuizing

De transformatorbehuizing moet bestand zijn tegen interne explosiedrukken en de vrijlating van explosieve gassen voorkomen die mijnondergrondse explosies of branden kunnen veroorzaken. Het materiaal van de behuizing moet uitzonderlijke mechanische sterkte en goede warmteafgifteeigenschappen hebben.

Belangrijke ontwerpoverwegingen

• Het epoxyharsmateriaal moet strikt worden gecontroleerd, meestal met H-klasse isolatie. Additieven zoals promotor en hardner moeten worden toegevoegd om de thermische uitbreidingscoëfficiënt van de hars te laten overeenkomen met die van koperdraad, waardoor de warmtegeleiding, de mechanische sterkte en de elektrische prestaties worden verbeterd.

• Windingen moeten in een hoge temperatuur, vacuümomgeving worden gegoten om ervoor te zorgen dat er geen vocht overblijft tijdens het gietenproces.

• Koelapparatuur, meestal ventilatiekanalen, zou moeten worden geïntegreerd nabij de kern en windingen tijdens het ontwerp. Onder extreme omstandigheden kunnen olie- of waterkoelmethode worden toegepast om de interne warmteafgifte te versterken.

• De ontploffingwerende behuizing zou ook met warmteafgifte in gedachten moeten worden ontworpen. Een golvend ontwerp kan worden gebruikt om de oppervlakte te vergroten, waardoor de interne warmte sneller kan worden afgevoerd.