Projeto de Transformadores para Aplicações na Mineração de Carvão

A mineração de carvão é uma fonte crucial de fornecimento de energia na China, e os requisitos para transformadores utilizados em minas são excepcionalmente altos. Esses transformadores não apenas devem fornecer energia essencial para as operações de mineração, mas também garantir que sua operação não comprometa a segurança da mina. Considerando as demandas atuais de produção de carvão na China, geralmente são usados transformadores secos de resina epóxi como componente central, com modificações apropriadas no design estrutural externo.

Design Interno do Transformador

A caixa dos transformadores utilizados em minas deve ser à prova de explosões. O design estrutural desses transformadores é baseado em cálculos eletromagnéticos, focando na redução de perdas, no aumento da resistência à isolação e no controle da elevação de temperatura. Devido às restrições do ambiente subterrâneo, os transformadores devem ser compactos e fáceis de transportar e instalar. Isso pode ser alcançado otimizando o design do núcleo e das bobinas de alta e baixa tensão.

Seleção do Núcleo

O núcleo deve ser feito de chapas de aço silício laminado a frio com alta permeabilidade magnética. A superfície do núcleo é revestida com resina epóxi e curada para melhorar a resistência à umidade e à corrosão. A montagem completa do núcleo é prensada com placas e tiras de aço de baixa magnetização para reduzir o ruído. Além da redução de ruído, o design também deve abordar a elevação de temperatura e o consumo de energia. O núcleo deve ser projetado com densidade de fluxo magnético baixa para evitar a zona de expansão de histerese, reduzindo assim as perdas de energia em vazio.

Design de Bobinas de Alta e Baixa Tensão

A bobina de alta tensão adota uma estrutura cilíndrica, reforçada com fibra de vidro entre as camadas, e encapsulada em resina epóxi para formar uma montagem sólida e robusta. A bobina deve ser moldada em seções para reduzir a intensidade do campo elétrico interno. Dutos de ventilação longitudinais são fornecidos em ambos os lados da bobina para melhorar a dissipação de calor. A bobina de baixa tensão é feita de folha de cobre e similarmente encapsulada com resina epóxi.

Design da Caixa do Transformador

A caixa do transformador deve suportar pressões internas de explosão e impedir a liberação de gases explosivos que possam desencadear explosões ou incêndios em toda a mina. O material da caixa deve ter resistência mecânica excepcional e boas propriedades de dissipação de calor.

Considerações Chave de Design

• O material de resina epóxi deve ser rigorosamente controlado, geralmente usando isolamento classe H. Aditivos como promotores e agentes de cura devem ser incluídos para combinar o coeficiente de expansão térmica da resina com o do fio de cobre, melhorando a condutividade térmica, a resistência mecânica e o desempenho elétrico.

• As bobinas devem ser moldadas em um ambiente de alta temperatura e vácuo para garantir que não haja umidade durante o processo de moldagem.

• Dispositivos de resfriamento, geralmente dutos de ventilação, devem ser integrados perto do núcleo e das bobinas durante o design. Em condições extremas, métodos de resfriamento a óleo ou água podem ser empregados para melhorar a dissipação de calor interna.

• A caixa à prova de explosões também deve ser projetada com a dissipação de calor em mente. Um design ondulado pode ser usado para aumentar a área superficial, permitindo uma dissipação mais rápida do calor interno.