Thiết kế biến áp dùng cho mỏ than trong các ứng dụng khai thác than

Việc khai thác than là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng ở Trung Quốc, và yêu cầu đối với các biến áp sử dụng trong mỏ rất cao. Các biến áp này không chỉ phải cung cấp điện cần thiết cho hoạt động khai thác mà còn phải đảm bảo rằng việc vận hành của chúng không ảnh hưởng đến an toàn mỏ. Xét đến nhu cầu sản xuất hiện tại của các mỏ than ở Trung Quốc, các biến áp khô đúc bằng nhựa epoxy thường được sử dụng làm thành phần chính, với các điều chỉnh phù hợp trong thiết kế cấu trúc bên ngoài.

Thiết kế Nội bộ Biến áp

Vỏ bọc của các biến áp sử dụng trong mỏ phải chống nổ. Thiết kế cấu trúc của các biến áp này dựa trên các tính toán điện từ, tập trung vào việc giảm tổn thất, tăng cường độ cách điện và kiểm soát sự tăng nhiệt. Do hạn chế của môi trường dưới lòng đất, các biến áp phải nhỏ gọn và dễ dàng vận chuyển và lắp đặt. Điều này có thể đạt được bằng cách tối ưu hóa thiết kế lõi và cuộn dây cao và thấp áp.

Lựa chọn Lõi

Lõi nên được làm bằng thép silicon cán nguội có độ dẫn từ cao. Mặt lõi được phủ nhựa epoxy và được làm cứng để cải thiện khả năng chống ẩm và chống ăn mòn. Toàn bộ cụm lõi được kẹp bằng các tấm thép ít từ và dải thép để giảm tiếng ồn. Ngoài việc giảm tiếng ồn, thiết kế cũng phải giải quyết vấn đề tăng nhiệt và tiêu thụ năng lượng. Lõi nên được thiết kế với mật độ dòng từ thấp để tránh khu vực mở rộng do hysteresis, do đó giảm tổn thất năng lượng không tải.

Thiết kế Cuộn Dây Cao và Thấp Áp

Cuộn dây cao áp sử dụng cấu trúc hình trụ, được gia cố bằng sợi thủy tinh giữa các lớp, và được bọc trong nhựa epoxy để tạo thành một cụm chắc chắn và mạnh mẽ. Cuộn dây nên được đúc theo từng đoạn để giảm cường độ điện trường bên trong. Các kênh thông gió dọc được bố trí hai bên cuộn dây để tăng cường tản nhiệt. Cuộn dây thấp áp được làm bằng lá đồng và cũng được bọc trong nhựa epoxy.

Thiết kế Vỏ Bọc Biến áp

Vỏ bọc biến áp phải chịu được áp lực nổ bên trong và ngăn chặn việc phát tán khí nổ có thể gây ra vụ nổ hoặc hỏa hoạn trên toàn mỏ. Vật liệu vỏ bọc phải có độ bền cơ học tuyệt vời và khả năng tản nhiệt tốt.

Các Yếu Tố Thiết Kế Chính

• Chất liệu nhựa epoxy phải được kiểm soát nghiêm ngặt, thường sử dụng cách điện lớp H. Các chất phụ gia như chất xúc tác và chất làm cứng nên được thêm vào để khớp hệ số giãn nở nhiệt của nhựa với dây đồng, cải thiện khả năng dẫn nhiệt, độ bền cơ học và hiệu suất điện.

• Cuộn dây nên được đúc trong môi trường chân không và nhiệt độ cao để đảm bảo không có hơi ẩm còn lại trong quá trình đúc.

• Các thiết bị làm mát, thường là các kênh thông gió, nên được tích hợp gần lõi và cuộn dây trong quá trình thiết kế. Trong điều kiện cực đoan, các phương pháp làm mát bằng dầu hoặc nước có thể được sử dụng để tăng cường tản nhiệt nội bộ.

• Vỏ bọc chống nổ cũng nên được thiết kế với mục đích tản nhiệt. Một thiết kế dạng sóng có thể được sử dụng để tăng diện tích bề mặt, giúp tản nhiệt bên trong nhanh hơn.