Innovatiivsed & tavalised pöördliidese struktuurid 10kV kõrgepinge kõrge-sageduslike transformatorite jaoks

1.Innovatiivsed viktoristruktuurid 10 kV klassi kõrgepingeliste kõrgetaajuuslike transfoorimite jaoks

1.1 Zoonidega ja osaliselt silindiratud ventileeritud struktuur

• Kaks U-kujulist ferriitmagneeti on ühendatud, et moodustada magneetmoodul, mida saab edasi asendada sarireeglis või paralleelsarireeglis. Priimaarne ja sekundaarne bobina paigutatakse vastavalt magneeti vasakule ja paremale sirgele nurgale, magneeti ühenduspind toimib piiripinana. Samad tüüpi viktorid grupeeritakse sama poolel. Viktoriga kasutatakse eelistatult Litzi juhte, et vähendada kõrgetaajuuslikke kaotusi.

• Ainult kõrgepingeline viktor (või priimaar) on täielikult silindiratud epoksiharjaga. Priimaari ja magneeti/sekundaari vahel on paigutatud PTFE plaat, et tagada usaldusväärne eraldus. Sekundaari pinnas on kattestatud eralduspaberiga või ribaga.

• Ventilatsioonikanalite (viktorite vahelised tühikud ja sekundaarsektorite vahelised tühikud vasakul ja paremal jalgadel) ning magneetmagneetide vaheliste tühikude säilitamisel paraneb oluliselt soojenemise levikut, samal ajal väheneb kaal ja kulud, säilitades elektrilist jõudlust - mis muudab selle sobivaks ≥10 kV eraldusringide rakenduste jaoks.

1.2 Mooduliline disain ja maandatud Litzi juhega elektrivälja kaitse

• Kõrgepingelised ja madalpingelised viktorimoodulid silindiratakse eraldi ja seejärel asendatakse magneetmooduli peale. Moodulite vahel säilitatakse õhuvahe, et hõlbustada kokkupanekut ja jahutamist, kahjustatud moodulid on võimalik individuaalselt asendada veateadete korral, parandades hoolduse kättesaadavust.

• Moodulidesse on lisatud maandatud Litzi juhega elektriväljakaitsekihid kõrgepingelise viktori sisesel ja välisel pool. See piirab kõrgetaajuuslikku elektrivälja peamiselt kõrgeelektrilise jõudlusega epoksiharjaga silindiratuks, oluliselt vähendades osalise laengumise (PD) riski ilma et viktorite vahelisi tühikeid oleks vaja ainult elektrivälja kontrolliks.

• Litzi juhega elektriväljakaitsekit on võimalik jätta avatud ringiks ühepunktiga maandumisega, saavutades elektrivälja kuju muutmise, vältides samal ajal olulisi edasikogumispotentsiaali kaotusi. Viktorite ja magneeti vahel on säilitatud ventilatsioonikanalid, mis võimaldavad poolikku ventilatsiooni ja miniaturiseerimist.

1.3 Segmenteeritud viktorid ja elektrivälja kuju muutmine

• Isolatsioonbobina lisatakse koaksiaalsed rünnakud ja segmenteeritud ripikud, mis võimaldavad priimaarsete ja sekundaarsete viktorite "segmentgruppide" vahelisse segamise. See vähendab oluliselt kihtide vahelisi pingegradeinte ja ekvivalentset parasitäärset kapatsiitit, kontrollides viidatud EMI ja parandades pingerepartitsiooni ühtluse.

• Segmentide arvu n ja kihtide arvu määramine analüütiliste või empiiriliste valemite kaudu (nt n = −15.38·lg k₁ − 18.77, kus k₁ on vähim väärtus priimaarne/sekundaarne endkapatsiitide ja ühisest kapatsiiti suhe), saavutatakse optimaalne kompromiss ruumi, lekteerilise induktiivsuse ja parasitäärse kapatsiidi vahel - ideaalne kõrgevooga, kõrgepinge, kõrgetaajuusliku töö jaoks.

1.4 Komposiitsviktorid ja integreeritud veejahu

• Magneet jagatakse kaheks viktori alaks. Kasutatakse komposiitsviktori lähenemist: esimene komposiitsviktor (nt priimaar) winditakse sisemistest kihtidest välispanna, jäätades jooned reservi; siis teises alas winditakse teine komposiitsviktor (nt sekundaar) vastupidises suunas, kasutades reservi olevaid joondi. See laiendab kihtide vahelisi tühikeid ja vähendab jääkvoolu, parandades kõrgepingelise usaldusväärsuse ja eluea.

• Välise magneedi seini machinistatakse levivad kanalid, et integreerida kontaktivaba veejahu, parandades soojenemisomadusi, vältides mehaanilist kahju kokkupaneku käigus. Komposiitsisolatsioon kasutab PI/PTFE laminaate, mis on paigutatud terrassikujul, et tagada piisav kriepaajad ja kvaliteetne silindira täitmine.

1.5 Uued viktoritehnoloogiad ja kaotuste kontrolli viisid

PDQB (Power Differential Quadrature Bridge) viktoritehnoloogia: optimiseeritud viktoritopoloogia ja paigutuse kaudu on oluliselt vähendatud nahka ja läheduse efektid - ja seega kõrgetaajuuslikud kaotused. Teatatud näidetes on saavutatud ühenduse tõhusus >99,5%, koos 10 kV eraldusvõimega, kontrollitava lekteerilise induktiivsusega ja madala jaotatud kapatsiitiga - mis sobib kohandatud 30–400 kW, 4–50 kHz kõrgepingeliste kõrgetaajuuslike rakenduste jaoks.

2. Tavalised viktoristruktuurid 10 kV klassi kõrgepingeliste kõrgetaajuuslike transfoorimite jaoks

2.1 Põhiline viktorikonfiguratsioon ja rakendusskenaarid

• Mitmekihiline silinder: Täiuslik valmistamismenetlus; lihtne lisada kihtide vaheline isolatsioon ja jahutuskanaalid; sobib keskmine-kõrgepingeliste järjestikuste viktorite jaoks.

• Mitmesegmentiline kiht: Mitmed aksoosed segmentid, mis on eraldatud isolatsioonipaberiringid; tõhusalt vähendab kihtide vahelisi pingegradeinte ja väljade koncentreerumist; tavaliselt kasutatakse kõrgepingeliste viktorite jaoks, et vähendada osalist laengumist.

• Järjestikune (diskiline): Koosneb mitmest diskikorrusest, mis on aksooselt pilvestatud; pakub hea mehaanilist tugevust ja soojenemisomadusi; sobib suuremahuliste/kõrgemate pingete rakenduste jaoks.

• Topeltdisk: Kaks diski rühmas, mis on ühendatud sarireeglis/paralleelsarireeglis; ideaalne kõrgejoonte või spetsiaalse kõrgepingelise viktori jaoks.

• Helikaal: Üks/kaks/neli helikat; lihtne struktuur; sobib kõrgejoonte madalpingeliste viktorite või laduga vahetamise viktorite jaoks; piiratud kordade arvuga.

• Alumiiniumi folii silinder: üks kierros kihti; kõrge ruumikasutus ja sobiv automaatika jaoks; sobib väikestele-keskmise suurusega KV-puudutele.

Need on tavalised KV-puudute struktuurid võimetransformatorites ja neid tavaliselt kohandatakse või parandatakse 10 kV klassi kõrgete pingete kõrgete sagedustega transformatorite jaoks, et parandada eraldust ja soojenemist.

2.2 Tüüpilised puudute paigutused ja protsessid kõrgete pingete kõrgete sagedustega rakenduste jaoks

• Koncentriksilinder (kihtidega) paigutus: KV-puudute sees, alamvooluv puudute väljas (või vastupidi); mitmikihtiline disain interkihiteline eraldus, et jagada kõrgeid potentsiaalsete erinevusi; segmenteeritud paigutus võidakse kasutada elektrivälja ja PD-suurenduse optimeerimiseks.

• Segmenteerimine ja ristvahetamine: KV-puudute jagamine mitmeks koiliks ja nende paigutamine segmenteeritult/ristsilmitselt, et vähendada interkihitelisi pingegradeinte ja parasitäärset kapatsiitset, takistada läbiläinud EMI-d ja parandada pingehomogeensust.

• Faraday ja elektrostaatiline ekraan: kupari folii või juhivad kihid paigutatakse primääri/sekundaaripuudute vahel või puudute ümber, maandatakse ühe punkti, et vähendada ühiste režiimi kapatsiiti ja koppelnuid mürinaid; ekraan peab vastama puudute laiusega ja vältima teravaid servasid, mis võivad lõhustada eraldust.

• Juhtja ja vooltiheduse optimeerimine: Litz draad, ristvahetatud juhtmed või kupari folii eelistatakse KV/kõrgevooluvate sekundaarpuudute jaoks, et vähendada nahk- ja läheduse mõjusid, vähendada AC-pinge (Rac) ja kupari kaotusi; vooltihedus (J) ja soojenemine reguleeritakse akna ja ohutuseeskirjade piirides.

• Eraldus ja liikumiskauguse disain: barjääride, lõpumarginaatide, termikaalide ja kombinatuurse interkihi/interpuudute eralduse kasutamine; liikumiskaugus ja vaba ruum disainitakse saastuse taseme ja pinge klassi järgi; vakuumimpregneerimist/pottingit võidakse kasutada dielektrilise tugevuse ja soojenemiskonduktiivsuse parandamiseks.

Need paigutuse ja protsessi konsidereeringud on tihti seotud eraldustase, parasitäärsete parameetrite ja võimsuse reitingu tasakaalustamisega—oluline 10 kV eralduse saavutamisel inseneripraktikas.

2.3 Kõrgete pingete sekundaarse väljundiga implementeerimismeetodid (tugevalt sõltuvad puudute struktuurist)

• Pingekordaja rektifitseerimine: mitmeastmelise pingekordaja kasutamine rektifikaatoripool selgelt vähendab pingetressi ja parasitäärset kapatsiiti igas puudute astmes, lihtsustades eralduse disaini. See on siiski tundlik laadi lülitustele/lühikutele ja otseskoodele. Praktikas kasutatakse tavaliselt mitte rohkem kui kaks astme, mis nõuavad voolu piiramise ja kaitsestrateegiate.

• Seri-/paralleelkombinatsioon: sekundaar jagatakse mitmeks koilipakkideks, mis on sisemiselt või rektifikaatori järel paralleelselt/serias siduda, et saavutada soovitud pinge/võimsus. Kõik pakkid jagavad sama magnetvoolu, mis soodustab modulaarsed disaini ja pingebalanceerimist—ideaalne kõrgevooluv väljundi jaoks.

Mõlemad meetodid nõuavad integreeritud disaini puudute segmenteerimise, ekraaniga ja eraldusaknadega, et tasakaalustada pingetress, efektiivsus, EMI ja soojenemine.

2.4 Struktuuride valikujuhised (kiirinseneri viide)

• Elektrivälja ühtluse ja PD-kontrolli prioriteedimine: eelistatakse segmenteeritud või järjepidevat (disc-type) KV-puudute, kombineritud Faraday ekraaniga, lõpumarginaatide ja barjääridega; vajaliku korral soovitatav vakuumimpregneerimine/potting.

• Kõrge voolu ja madala kupari kaotuse prioriteedimine: kasutatakse Litz draad või kupari folii sekundaarile; kasutatakse ristvahetatud või sandvitüübilist puudute sisemises disainis, et minimeerida tõkkeinduktsiooni ja Rac-i; tugevdatakse välise ekraani ja eraldust.

• Montaaži ja hoolduse prioriteedimine: kasutatakse modulaarsed sekundaarkoilipakkide serias/paralleelsed ühendused, et lihtsustada pingebalanceerimist, testimist ja vea isoleerimist; valikut voltage multiplier rectification (≤2 stages) või seri-/paralleelkombinatsiooni rektifikaatoripool vastavalt võimsusele ja ajutistele nõudmistele.