Проектирование трансформаторов для использования в угольной промышленности

Добыча угля является важным источником энергии в Китае, и требования к трансформаторам, используемым на шахтах, чрезвычайно высоки. Эти трансформаторы должны не только обеспечивать необходимую энергию для горнодобывающих операций, но и гарантировать, что их работа не угрожает безопасности шахты. Учитывая текущие потребности угольной промышленности в Китае, обычно используются трансформаторы сухого типа с заливкой эпоксидной смолой, с соответствующими изменениями в конструкции внешнего корпуса.

Внутренний дизайн трансформатора

Корпус трансформаторов, используемых на шахтах, должен быть взрывозащищенным. Конструктивный дизайн таких трансформаторов основан на электромагнитных расчетах, направленных на снижение потерь, повышение прочности изоляции и контроль температурного подъема. В связи с ограничениями подземной среды, трансформаторы должны быть компактными и удобными для транспортировки и установки. Это можно достичь путем оптимизации дизайна сердечника и обмоток высокого и низкого напряжения.

Выбор сердечника

Сердечник должен быть изготовлен из холоднокатаных листов силиконовой стали с высокой магнитной проницаемостью. Поверхность сердечника покрыта эпоксидной смолой и отверждена для улучшения защиты от влаги и коррозии. Вся сборка сердечника зажата низкомагнитными стальными пластинами и ремнями, чтобы снизить шум. Кроме снижения шума, дизайн также должен учитывать температурный подъем и энергопотребление. Сердечник должен быть спроектирован с низкой плотностью магнитного потока, чтобы избежать зоны гистерезисного расширения, тем самым снижая потери энергии при холостом ходе.

Дизайн обмоток высокого и низкого напряжения

Обмотка высокого напряжения имеет цилиндрическую конструкцию, усиленную стекловолокном между слоями, и заливается эпоксидной смолой, образуя прочную и надежную сборку. Обмотка должна заливаться по частям, чтобы снизить внутреннюю интенсивность электрического поля. По обе стороны обмотки предусмотрены продольные вентиляционные каналы для улучшения теплоотвода. Обмотка низкого напряжения изготовлена из медной фольги и также заливается эпоксидной смолой.

Дизайн корпуса трансформатора

Корпус трансформатора должен выдерживать внутренние взрывные давления и предотвращать выброс взрывоопасных газов, которые могут вызвать взрыв или пожар на всей шахте. Материал корпуса должен обладать исключительной механической прочностью и хорошими теплорассеивающими свойствами.

Основные аспекты дизайна

• Материал эпоксидной смолы должен строго контролироваться, обычно используется изоляция класса H. Добавки, такие как активаторы и отвердители, должны быть добавлены, чтобы совместить коэффициент термического расширения смолы с коэффициентом меди, улучшая теплопроводность, механическую прочность и электрические характеристики.

• Обмотки должны заливаться в условиях высоких температур и вакуума, чтобы гарантировать отсутствие влаги во время процесса заливки.

• Охлаждающие устройства, обычно вентиляционные каналы, должны быть интегрированы вблизи сердечника и обмоток при проектировании. В экстремальных условиях могут применяться методы охлаждения маслом или водой для улучшения внутреннего теплоотвода.

• Взрывозащищенный корпус также должен быть спроектирован с учетом теплоотвода. Может использоваться гофрированный дизайн, чтобы увеличить площадь поверхности, что позволяет быстрее рассеивать внутреннее тепло.