Inovatīvas & Parastas Vinduļu Struktūras 10kV Augstsprieguma Augstfrekvences Transformatoriem
1.Inovatīvas vijumu struktūras 10 kV klases augstsprieguma augstfrekvenču transformatoriem
1.1 Zonēta un daļēji apšķidrināta ventilētā struktūra
Divas U formā izveidotās ferrīta magnētu gredzeni savieno, lai veidotu magnētu vienību, vai to var tālāk asamblēt par seriālo/seriāli-paralēlo magnētu moduli. Primārā un sekundārā spuldzes ir montētas atbilstoši kreisajai un labajai magnēta taisnajai pusei, ar magnētu savienojuma plakni kā robežslāni. Viena veida vijumi tiek grupēti uz vienas puses. Litz drota izmantošana vijuma materiālam samazina augstfrekvenčus zudņus.
Tikai augstsprieguma vijums (vai primārais) tiek pilnībā apšķidrināts ar epoksidu smaltu. Starp primāro un magnētu/sekundāro ievieto PTFE lapu, lai nodrošinātu uzticamu izolāciju. Sekundārā virsma ir apvilkta ar izolācijas papīru vai lenti.
Ventilācijas kanālu (atstarpe starp vijumiem un starp sekundārajām vijumām kreisajā un labajā puse) un magnētu atstarpi saglabājot, šis dizains būtiski uzlabo siltuma izdalīšanos, samazina svaru un izmaksas, nemainot dielektrisko stiprumu—tādējādi tas ir piemērots ≥10 kV izolācijas lietojumam.
1.2 Modulāris dizains un apzemes Litz drotas elektriskā lauka aizsargāšana
Augstsprieguma un zemsprieguma vijumu moduļi tiek atsevišķi apšķidrināti un pēc tam asamblēti uz magnētu vienību. Starp moduļiem tiek uzturētas gāzes atstarpes, lai palīdzētu montāžai un dzesēšanai, un bojāto moduļu var individuāli aizstāt pie trūkumiem, uzlabojot uzturēšanu.
Apzemes Litz drotas balstīti elektriskā lauka aizsargājošie slāņi tiek ieviesti gan iekšpusē, gan ārpusē augstsprieguma vijuma. Tas koncentrē augstfrekvenču elektriskā lauku galvenokārt augstā dielektriskā stipruma epoksidu apšķidrinātajā reģionā, būtiski samazinot daļējo izplūšanas (PD) risku, bez nepieciešamības pārmērīgiem vijumu atstarpēm tikai elektriskā lauka samazināšanai.
Litz drotas aizsargājošais slānis var tikt atstāts atvērts ar vienpunkta apzemi, sasniedzot elektriskā lauka formēšanu, izvairot no būtiskiem eddija strāvas zudņiem. Ventilācijas kanāli tiek saglabāti starp vijumiem un magnētu, ļaujot pusventilētai dzesēšanai un mazākā izmēra izmantošanai vienlaikus.
1.3 Segmentēti vijumi un elektriskā lauka formēšana
Koaksiālas mašas un segmentēšanas rieksti tiek pievienoti izolācijas spuldzei, ļaujot primāro un sekundāro vijumus novietot "segmentu grupās". Tas būtiski samazina starpsluksnes sprieguma gradientu un ekvivalento parazitāro kapacitānci, samazinot izplatītos EMI un uzlabojot sprieguma sadalījuma vienmērību.
Segmentu skaits n un slāņu skaits tiek noteikts analītiski vai empiriski (piemēram, n = −15,38·lg k₁ − 18,77, kur k₁ ir minimālā vērtība starp primāro/sekundāro savstarpējo kapacitānci un savstarpējo kapacitānci), sasniedzot optimālu kompromisu starp tilpumu, izplūdes induktanci un parazitāro kapacitānci—ideāli augsta jauda, augsts spriegums, augsta frekvence darbībai.
1.4 Savienotos vijumi un integrētā ūdens dzesēšana
Magnēts ir sadalīts divos vijumu zonās. Tiek izmantots savienoto vijumu pieejas: pirmais savienotais vijums (piemēram, primārs) tiek vijots no iekšējiem līdz ārējiem slāņiem, saglabājot vadītājus; pēc tam otrā zonā otrs savienotais vijums (piemēram, sekundārs) tiek vijots pretēji, izmantojot saglabātos vadītājus. Tas paplašina starpsluksnes atstarpi un samazina atlikušo lādi, uzlabojot augstsprieguma drošību un ilgumu.
Ārējā magnēta sienā tiek izstrādātas atbrivināšanas spraugas, lai integrētu nekontaktu ūdensdzesēšanas kanālus, uzlabojot termisko veiktspēju, neuzliesmojot mehānisku kaitējumu montāžas laikā. Savienotā izolācija izmanto PI/PTFE laminātus, kas ierakstīti pa soļiem, lai nodrošinātu pietiekamu izplūšanas attālumu un augstās kvalitātes apšķidrināšanas aizpildījumu.
1.5 Jaunas vijumu tehnoloģijas un zudņu kontrolēšanas ceļi
Ieviesta PDQB (Power Differential Quadrature Bridge) vijumu tehnoloģija: caur optimizētu vijumu topoloģiju un izkārtojumu, ādas un tuvuma efekti—and thus augstfrekvenčus zudņus—tie būtiski samazināti. Tā sasniedz kopkopplēšanas efektivitāti >99,5% ziņotajos gadījumos, kopā ar 10 kV izolācijas spēju, kontroli par izplūdes induktanci un zemu izplatīto kapacitānci—tādējādi piemērota pielāgotiem 30–400 kW, 4–50 kHz augstsprieguma augstfrekvenču lietojumiem.
2. Parastās vijumu struktūras 10 kV klases augstsprieguma augstfrekvenču transformatoriem
2.1 Pamata vijumu konfigurācijas un lietošanas scenāriji
Daudzslāņu cilindriska: Izstrādāta ražošanas metode; viegli ievietot starpsluksnes izolāciju un dzesēšanas kanālus; piemērota vidējam līdz augstam spriegumam nepārtrauktiem vijumiem.
Daudzsegmentu slānis: Dažādi assāles segmenti, kas atdalīti ar izolācijas papīra ringiem; efektīvi samazina starpsluksnes sprieguma gradientu un lauka koncentrāciju; bieži izmantota augstsprieguma vijumiem, lai mazinātu daļējo izplūšanu.
Nepārtraukts (diska veids): Sastāv no vairākiem diska sekcijām, kas saliktas assāle; piedāvā labu mehānisko stiprumu un termisko veiktspēju; piemērota lielām jaudām/augstākam spriegumam.
Dubulta diska: Divi diski katrā grupā, savienoti sērijā/paralēli; ideāls augstām strāvām vai speciāliem augstsprieguma vijumiem.
Helikāls: Vienfolds/dubults/kvadrāts helikāls; vienkārša struktūra; piemērots augstām strāvām zemsprieguma vijumiem vai uzkrāšanas vijumiem; ierobežots vijumu skaitā.
Aluminiumfolija cilindriski: viena pārklājums katrā slānī ar aluminiumfoliju; augsts telpas izmantošanas koeficients un piemērots automatizācijai; piemērots mazākajiem līdz vidējiem augstsprieguma vijumiem.
Šie ir standarta augstsprieguma vijumu struktūras enerģijas transformatoros un tie bieži tiek pielāgoti vai uzlaboti 10 kV klases augstsprieguma augstfrekvences transformatoriem, lai uzlabotu izolāciju un termisko veiktspēju.
2.2 Tipiskās vijumu izvietojuma un procesa metodes augstsprieguma augstfrekvences lietojumam
Koncentriskais cilindriskais (slāņu) izvietojums: augstsprieguma vijums iekšpusē, zemsprieguma ārpusē (vai otrādi); daudzslāņu dizains ar starpslāņu izolāciju, lai sadalītu augstu potenciāla atšķirību; segmentēts izvietojums var tikt izmantots, lai optimizētu elektriskā lauka sadalījumu un PD veiktspēku.
Segmentācija un apakšvirze: augstsprieguma vijums tiek sadalīts vairākos spuldznos un izvietots novietojumā, kas palīdz samazināt starpslāņu sprieguma grādientu un parazitāro kapacitanci, samazina izplatīto EMI un uzlabo sprieguma vienmērību.
Fāreideja un elektrostātiskā aizsargāšana: rudafolija vai vielgabala slāni tiek izvietoti starp primāro/sekundāro vai apkārt vijumiem, piezemti vienā punktā, lai samazinātu kopīgo modu kapacitanci un savienojuma troksnis; aizsardzībai jāatbilst vijuma platībai un jāizvairās no asām malām, kas varētu pārtraukt izolāciju.
Vadītāja un strāvas blīvuma optimizācija: Litz drāta, virzītās vielgabali vai rudafolija tiek priekšroka augstsprieguma/vielgabalu sekundāriem, lai samazinātu ādas/blīvuma efektus, samazinātu AC rezistenci (Rac) un rudas zaudējumus; strāvas blīvums (J) un temperatūras pieaugums tiek kontrolēts loga un drošības regulējuma robežās.
Izolācijas un plūsmas attāluma dizains: barjeru, galu mārgas, apdzesētas termināles un kombinētās starpslāņu/starpvijumu izolācijas izmantošana; plūsmas attālums un atstarpe tiek dizainēts saskaņā ar piesārņojuma pakāpi un sprieguma klasi; vakuumā impregnācija/pūtība var tikt izmantota, lai uzlabotu dielektriskās stipruma un termiskās vedības.
Šie izvietojuma un procesa aspekti ir cieši saistīti ar izolācijas līmeņa, parazitāro parametru un jaudas reitinga līdzsvarošanu—atspoguļojoši uzticības 10 kV izolācijai inženierzinātnē.
2.3 Augstsprieguma sekundārā izvades realizācijas metodes (lielā mērā atkarīgas no vijuma struktūras)
Sprieguma reizinātāja rektifikācija: vairākas stadijas sprieguma dubultošana rektifikācijas pusē būtiski samazina sprieguma stresu un parazitāro kapacitanci katrā vijuma stadijā, vieglāk izstrādājot izolāciju. Tomēr, tas ir jūtīgs pret slodzes transitoriālajiem strāvas šķērsojumiem un tendēts pret impulsu strāvām. Praksē parasti tiek izmantotas ne vairāk kā divas stadijas, kas prasa strāvas ierobežošanas un aizsardzības stratēģijas.
Sarindojums/rindiņu savienojums: sekundārs tiek sadalīts vairākos spuldznos, kuri tiek iekšēji vai pēc rektifikācijas savienoti sarindojumā/rindiņā, lai sasniegtu gaidāmo spriegumu/jaudu. Visi pāki dalās vienā magnētiskā ceļā, veicinot modulāru dizainu un sprieguma līdzsvarošanu—ideāli augstas jaudas izvadei.
Abas metodes prasa integrētu dizainu ar vijuma segmentāciju, aizsardzību un izolācijas logiem, lai līdzsvarotu sprieguma stresu, efektivitāti, EMI un termisko veiktspēju.
2.4 Strukturālo izvēles vadlīnijas (Ātrā inženierzinātnes atsauce)
Prioritāte elektromagnētiskā lauka vienmērībai un PD kontrolei: priekšroka segmentētiem vai nepārtrauktiem (diska veida) augstsprieguma vijumiem, kombinētiem ar Fāreideja aizsardzību, galu mārgām un barjerām; vakuumā impregnācija/pūtība ieteikta, ja nepieciešams.
Prioritāte augstai strāvai un zemākiem rudas zaudējumiem: izmantojiet Litz drātu vai ruda foliju sekundārajā; ievērojiet apakšvirzi vai smalcirkņu vijumu iekšpusē, lai minimizētu noplūšanas indukciju un Rac; pastipriniet ārējo aizsardzību un izolāciju.
Prioritāte montāžai un uzturēšanai: pieņemiet modulārus sekundāros spuldznus ar sarindojuma/rindiņu savienojumiem, lai viegli līdzsvarotu spriegumu, testētu un izolētu kļūdas; izvēlieties sprieguma reizinātāja rektifikāciju (≤2 stadijas) vai sarindojuma/rindiņu kombināciju rektifikācijas pusē atkarībā no jaudas un transitoriālajiem prasībām.
