Innovatiewe & Algemene Windingstrukture vir 10kV Hoogspanning Hoogfrequentie-transformers

1.Innovatiewe Windingstrukture vir 10 kV-Klasse Hoogspanning, Hoogfrequentie-transformers

1.1 Gezoneerde en Gedeeltelik Gegiet Ventileerde Struktuur

• Twee U-vormige ferritekerns word saamgevoeg om 'n magnetiese kern-eenheid te vorm, of verder as reeks/reeks-paralele kernmodule opgestel. Primêre en sekondêre spoelkerns word onderskeidelik op die linkerkant en regterkant van die reguit pyle van die kern gemonteer, met die kernverbindingsvlak as grenslaag. Windings van dieselfde tipe word op dieselfde kant gegroepeer. Litz-draad word as windingmateriaal verkies om hoogfrequentieverliese te verminder.

• Slegs die hoogspanningswinding (of primêre) word volledig met epoxyhars gegiet. 'n PTFE-bladsy word tussen die primêre en die kern/sekondêre ingesny om betroubare isolasie te verseker. Die oppervlak van die sekondêre word met isolerende papier of band gewikkel.

• Deur ventilasiekannels (gape tussen windings en tussen sekondêre windings op die linkerkant en regterkant pyle) en gape tussen magneetkerns te behou, verbeter hierdie ontwerp beduidend warmteafvoer terwyl dit gewig en koste verminder, almal terwyl diëlektriese sterkte behou word—maak dit geskik vir ≥10 kV-isolasie toepassings.

1.2 Modulaire Ontwerp en Gebonde Litz-draad Elektriese Veld Skilding

• Hoogspannings- en laagspanningswindingmodule word onderskeidelik gegiet en dan op die kern-eenheid monteer. Luggape word tussen module behou om montasie en koeling te fasiliteer, en beskadigde module kan individueel tydens fout bygewerk word, wat onderhoud verhoog.

• Gebonde Litz-draad gebaseerde elektriese veld skildlae word aan beide binnekant en buitekant van die hoogspanningswinding geïntroduceer. Dit beperk die hoogfrequentie elektriese veld hoofsaaklik in die hoogdiëlektriese sterkte epoxy-gegiete gebied, wat die risiko van deelontlading (PD) beduidend verminder sonder dat oormatige windingruimte slegs vir elektriese velddemping benodig word.

• Die Litz-draad skildlaag kan open-sirkel met enkel-punt-aarding gelos word, wat elektriese veldvorming bewerkstellig terwyl dit beduidende wervelstroomverliese vermy. Ventilasiekannels word tussen windings en die kern behou, wat semi-ventileerde koeling en miniaturisering gelyktydig moontlik maak.

1.3 Gesegmenteerde Winding en Elektriese Veldvorming

• Koaksiale sleeves en segmentasieroeste word by die isolerende spoelkern gevoeg, wat primêre en sekondêre windings in “segmentgroeppe” laat interleave. Dit verminder beduidend interlaag spanningsgradiënte en ekwivalente parasitaire kapasiteit, wat geleide EMI demp en spanningsverdeling uniformiteit verbeter.

• Die aantal segmente n en laagtel word via analitiese of empiriese formules (bv. n = −15.38·lg k₁ − 18.77, waar k₁ die minimumwaarde is onder primêre/sekondêre selfkapasiteit en mutuele kapasiteitverhoudings), bereik 'n optimale afweging tussen volume, lek-induktans en parasitaire kapasiteit—ideaal vir hoogmags, hoogspannings, hoogfrequentie operasie.

1.4 Komposite Windings en Geïntegreerde Waterkoeling

• Die kern word in twee windingzones verdeel. 'n Komposite windingbenadering word gebruik: die eerste komposite winding (bv. primêre) word van binne na buite lagen gewikkel met voorsiening van lei; dan, in die tweede zone, word die tweede komposite winding (bv. sekondêre) in omgekeerde rigting met die voorsiene lei gewikkel. Dit brei interlaaggape uit en verminder residuele laai, wat hoogspanningsbetroubaarheid en leeftyd verhoog.

• Verligtingsgleufies word op die buitewand van die kern masjien om nie-kontak waterkoelkanale te integreer, wat termiese prestasie verbeter sonder mekaniese skade tydens montasie te risiko. Komposite isolasie gebruik PI/PTFE laminates in 'n getrapte konfigurasie om voldoende kruipafstand en hoë gehalte gegiete vulsel te verseker.

1.5 Nuwe Windingtegnieke en Verliesbeheerpad

PDQB (Power Differential Quadrature Bridge) windingtegnologie word geïntroduseer: deur middel van geoptimeerde windingtopologie en -opstelling, word vel- en nabijheide-effekte—and dus hoogfrequentieverliese—beduidend gedemp. Dit bereik 'n gekoppelde effektiwiteit >99.5% in gerapporteerde gevalle, tesame met 'n 10 kV-isolasievermoë, beheerbare lek-induktans en lae verspreide kapasiteit—maak dit geskik vir gepersonaliseerde 30–400 kW, 4–50 kHz hoogspannings, hoogfrequentie toepassings.

2. Algemene Windingstrukture vir 10 kV-Klasse Hoogspanning, Hoogfrequentie-transformers

2.1 Basiese Windingkonfigurasies en Toepassingsomstandighede

• Multi-laag silindries: Volwasse vervaardigingsproses; maklik om interlaag isolasie en koelkanale in te voeg; geskik vir medium- tot hoogspannings kontinue windings.

• Multi-segment laag: Meerdere assiale segmente geskei deur isolerende papierringe; vermindering van interlaag spanningsgradiënt en veldkonsentrasie; algemeen gebruik in HV-windings om deelontlading te verminder.

• Kontinue (skotelvormig): Bestaan uit meerdere skotelseksies gestapel in assiale rigting; bied goeie meganiese sterkte en termiese prestasie; geskik vir hoekapasitasie/hoërspannings toepassings.

• Dubbel-skotel: Twee skotels per groep, in reeks/paralel verbonden; ideaal vir hoëstroome of spesiale HV-windings.

• Helikaal: Enkel/dubbel/vierhelikaal; eenvoudige struktuur; geskik vir hoëstroome LV-windings of belastingveranderlike windings; beperk in windingtelling.

• Aluminiumfolie silindries: Een winding per laag met aluminiumfolie; hoë ruimte-uitbuiting en outomatisering-vriendelik; geskik vir klein-tot-middelgroot HV windings.

Dit is standaard HV-windingstrukture in kragtransformateurs en word dikwels aangepas of verbeter vir 10 kV-klas hoëspanning, hoëfrekwensie transformateurs om isolering en termiese prestasie te verhoog.

2.2 Tipiese Winding Uitleg en Prosesse vir Hoëspanning, Hoëfrekwensie Toepassings

• Koncentriese silindriese (gelagde) uitleg: HV-winding binne, LV buite (of omgekeerd); multi-laag ontwerp met interlaag-isolering om hoë potensiaalverskille te verdeel; gedeelde uitleg kan gebruik word om elektriese veldverdeling en PD-prestasie te optimaliseer.

• Segmentering en verspreiding: HV-winding verdeel in meerdere spoole en gerangskik in gestapeld/gesegmenteerde manier om interlaag-spanningsgradiënt en parasitaire kapasiteit te verminder, geleide EMI te onderdruk, en spanningseenvormigheid te verbeter.

• Faraday en elektrostatische skilding: Koperfolie of geleidende liggings geplaas tussen primêre/secundêre of rondom windings, aangesluit by 'n enkele punt, om gemeenskaplike-modus kapasiteit en koppeling-geluid te verminder; skilding moet winding-breedte pas en skerpe rande vermy wat isolering kan doorboor.

• Gelei en stroomdigtheidsoptimalisering: Litz-draad, gestrande geleiders, of koperfolie word voorkeurlik vir HV/hoë-stroom sekondaries gebruik om huid-/nabyheidseffekte te onderdruk, AC-weerstand (Rac) en koper-verlies te verminder; stroomdigtheid (J) en temperatuurstyg word binne venster- en veiligheidsregulasie-limiete beheer.

• Isolering en kruipafstandontwerp: Gebruik van barrières, eindmarges, gesleepte terminale, en gekombineerde interlaag/interwinding-isolering; kruipafstand en skynafstand word volgens besoedelingsgraad en spanningklas ontwerp; vakuum-infiltrasie/potten kan toegepas word om dielektriese sterkte en termiese geleidbaarheid te verhoog.

Hierdie uitleg en prosesbeskouings is nou verbind aan die balansering van isolasieniveaus, parasitaire parameters, en kragbeoordeling—sleutel tot betroubare 10 kV-isolasie in ingenieurspraktyk.

2.3 Implementeringsmetodes vir Hoëspanning Sekondêre Uitset (Sterk Afhanklik van Windingstruktuur)

• Spanningsvermenigvuldiger rectifikasie: Meerverstaande spanningsverdubbeling aan die rektifier-kant vermindert beduidend spanningstress en parasitaire kapasiteit per winding fase, maak isolasieontwerp gemakliker. Dit is egter sensitief vir belastingtransiënte/kortsluiting en vatbaar vir stormstrome. In praktyk word tipies nie meer as twee fases gebruik nie, wat stroombeperking en beskermingstrategieë vereis.

• Reeks/parallel kombinasie: Die sekondêre word opgedeel in meerdere spoelpakke, wat binne of ná die rektifier in reeks/parallel verbonden word om gewenste spanning/krag te bereik. Al die pakke deel dieselfde magtiese sirkel, wat modulaire ontwerp en spanningsevenwicht bevorder—ideaal vir hoëkrag uitset.

Beide metodes vereis geïntegreerde ontwerp met windingsegmentering, skilding, en isolasievinders om spanningstress, doeltreffendheid, EMI, en termiese prestasie te balanseer.

2.4 Strukturele Seleksie Gidslyne (Vinnige Ingenieursverwysing)

• Prioriteer elektriese veld-eenvormigheid en PD-beheer: Gee voorkeur aan gesegmenteerde of kontinue (skyf-type) HV-windings, gekombineer met Faraday-skilding, eindmarges, en barrières; vakuum-infiltrasie/potten aanbeveel wanneer nodig.

• Prioriteer hoë stroom en lae koper-verlies: Gebruik Litz-draad of koperfolie vir sekondêre; gebruik verspreide of sandwich-winding binne om lekkage-induktans en Rac te minimiseer; versterk buiteskilding en isolering.

• Prioriteer samestelling en instandhouding: Neem modulaire sekondêre spoelpakke met reeks/parallel verbindinge aan vir maklike spanningsevenwicht, toetsing, en foutisolering; kies spanningsvermenigvuldiger rectifikasie (≤2 fases) of reeks/parallel kombinasie aan die rektifier-kant op grond van krag en transiëntebenodigdhede.