د ۱۰kV لوړ وړاندیز د پر مګنۍ لارې د ترانسفورمر نوښتياوې او عام ساختونه
1. تکنیک جدید ساختار پیچشی برای ترانسفورماتورهای فشار قوی کلاس ۱۰ کیلوولت با موج عالی
۱.۱ ساختار تهویه شده به صورت منطقه ای و جزئاً پوشانده شده
دو هسته فریت U شکل با هم ترکیب میشوند تا یک واحد هسته مغناطیسی را تشکیل دهند، یا حتی به ماژولهای هستهای سری/سری-متوازی ترکیب شوند. بابینهای اصلی و ثانویه به ترتیب روی پاهای مستقیم چپ و راست هسته نصب میشوند، با صفحه ترکیب هسته به عنوان لایه مرزی. پیچشهای هم نوع در یک طرف گروهبندی میشوند. استفاده از سیم لیتز برای ماده پیچشی ترجیح داده میشود تا زیانهای موج عالی را کاهش دهد.
فقط پیچش فشار بالا (یا اصلی) به طور کامل با رزین اپوکسی پوشانده میشود. یک برگ PTFE بین اصلی و هسته/ثانویه قرار داده میشود تا عایق بندی قابل اعتماد را تضمین کند. سطح ثانویه با کاغذ یا نوار عایق بندی پوشانده میشود.
با حفظ کانالهای تهویه (فاصله بین پیچشها و بین پیچشهای ثانویه روی پاهای چپ و راست) و فواصل بین هستههای مغناطیسی، این طراحی به طور قابل توجهی تخلیه حرارتی را بهبود میبخشد در حالی که وزن و هزینه را کاهش میدهد، همچنان قدرت دی الکتریکی را حفظ میکند - آن را برای کاربردهای عایق بندی ≥۱۰ کیلوولت مناسب میکند.
۱.۲ طراحی ماژولار و پوشش میدان الکتریکی با سیم لیتز متصل به زمین
ماژولهای پیچش فشار بالا و پایین جداگانه پوشانده میشوند و سپس روی واحد هسته نصب میشوند. فاصلههای هوا بین ماژولها برای تسهیل مونتاژ و خنکسازی حفظ میشوند و ماژولهای خراب شده میتوانند در حالت خطا به طور انفرادی جایگزین شوند، حفظپذیری را افزایش میدهند.
لایههای پوشش میدان الکتریکی مبتنی بر سیم لیتز متصل به زمین در داخل و خارج پیچش فشار بالا معرفی میشوند. این میدان الکتریکی موج عالی را عموماً در منطقه پوشانده شده با رزین اپوکسی با قدرت دی الکتریکی بالا محدود میکند، بدون اینکه نیاز به فاصله پیچشی زیاد برای سرکوب میدان الکتریکی داشته باشد، خطر تخلیه جزئی (PD) را به طور قابل توجهی کاهش میدهد.
لایه پوشش سیم لیتز میتواند با یک نقطه متصل به زمین در حلقه باز باقی بماند، شکلدهی میدان الکتریکی را به دست میآورد در حالی که از زیانهای دوامی قابل توجه جلوگیری میکند. کانالهای تهویه بین پیچشها و هسته حفظ میشوند، خنکسازی نیمه تهویه شده و کوچکسازی را به طور همزمان امکانپذیر میکنند.
۱.۳ پیچش تقسیمشده و شکلدهی میدان الکتریکی
مانتلهای همنواخت و ریبهای تقسیمشده به بابین عایق بندی اضافه میشوند، که اجازه میدهد پیچشهای اصلی و ثانویه به صورت "گروههای تقسیمشده" درهم تنیده شوند. این عمل به طور قابل توجهی گرادیان ولتاژ بین لایهها و ظرفیت پارازیتی معادل را کاهش میدهد، EMI منتقل شده را سرکوب میکند و یکنواختی توزیع ولتاژ را بهبود میبخشد.
تعداد بخشها n و تعداد لایهها از طریق فرمولهای تحلیلی یا تجربی (مثلاً n = −۱۵.۳۸·lg k₁ − ۱۸.۷۷، که در آن k₁ کمترین مقدار بین نسبت ظرفیتهای خودی اصلی/ثانویه و ظرفیتهای متقابل است) تعیین میشود، تا توازن بهینهای بین حجم، القای نشتی و ظرفیت پارازیتی را به دست آورد - مناسب برای عملیات با توان بالا، فشار قوی و موج عالی.
۱.۴ پیچشهای مرکب و خنکسازی آب یکپارچه
هسته به دو منطقه پیچشی تقسیم میشود. رویکرد پیچش مرکب استفاده میشود: اولین پیچش مرکب (مثلاً اصلی) از لایههای داخلی به خارجی با خطوط اتصال ذخیره شده پیچیده میشود؛ سپس در منطقه دوم، دومین پیچش مرکب (مثلاً ثانویه) با استفاده از خطوط اتصال ذخیره شده به صورت معکوس پیچیده میشود. این عمل فاصله بین لایهها را افزایش میدهد و بار باقیمانده را کاهش میدهد، قابلیت اطمینان و عمر مفید فشار بالا را افزایش میبخشد.
شکافهای تخفیف در دیواره خارجی هسته برای یکپارچه سازی کانالهای خنکسازی آب بدون تماس تراشیده میشوند، عملکرد حرارتی را بهبود میبخشند بدون اینکه خطر آسیب مکانیکی در مونتاژ وجود داشته باشد. عایق بندی مرکب از لایههای PI/PTFE در یک پیکره پلهای تنظیم شده تا فاصله خزش کافی و پرکردن پوتینگ با کیفیت را تضمین کند.
۱.۵ تکنیکهای پیچشی نوآورانه و مسیرهای کنترل زیان
تکنولوژی پیچش PDQB (پل تفاضلی کواترنیونی توان) معرفی شده است: از طریق توپولوژی و طرح پیچش بهینه، اثرات پوستی و نزدیکی - و بنابراین زیانهای موج عالی - به طور قابل توجهی سرکوب میشوند. این عمل به کارایی جفتسازی >۹۹.۵٪ در موارد گزارش شده، همراه با قابلیت عایق بندی ۱۰ کیلوولت، القای نشتی قابل کنترل و ظرفیت پخش شده کم - آن را برای کاربردهای فشار بالا و موج عالی سفارشی ۳۰–۴۰۰ کیلووات، ۴–۵۰ کیلوهرتز مناسب میکند.
۲. ساختارهای پیچشی معمول برای ترانسفورماتورهای فشار قوی کلاس ۱۰ کیلوولت
۲.۱ پیکربندیهای پیچشی اساسی و سناریوهای کاربرد
استوانهای چند لایه: فرآیند تولید پیشرفته؛ راحت برای وارد کردن عایق بندی بین لایهها و کانالهای خنکسازی؛ مناسب برای پیچشهای مداوم فشار متوسط تا بالا.
لایهای چند بخشی: چند بخش محوری با حلقههای کاغذ عایق بندی جدا شده؛ به طور موثر گرادیان ولتاژ بین لایهها و تمرکز میدان را کاهش میدهد؛ معمولاً در پیچشهای فشار بالا برای کاهش تخلیه جزئی استفاده میشود.
پیوسته (نوع دیسک): شامل چند بخش دیسکی که به صورت محوری چیده شدهاند؛ مقاومت مکانیکی و عملکرد حرارتی خوبی دارد؛ مناسب برای کاربردهای با ظرفیت بالا/فشار بالاتر.
دیسک دوگانه: دو دیسک در هر گروه، به صورت سری/متوازی متصل شدهاند؛ مناسب برای پیچشهای فشار بالا با جریان بالا یا کاربردهای خاص.
مارپیچی: مارپیچ تک/دوقلو/چهارپایه؛ ساختار ساده؛ مناسب برای پیچشهای فشار پایین با جریان بالا یا پیچشهای تغییر دهنده تاپ در حالت بارگیری؛ محدود در تعداد دور.
الألمنيوم فويل سيلنډری: د الفويل څخه یو دوره له مخ کې؛ لوړ اسپیس استعمال او اتوماتيزیشن په وخت سره داسې چې خورا مناسب ده د کوچني او متوسطي ولټجونو لپاره.
دا هغه معیاري HV ولټج جوړونه ده چې د قدرت ترانسفورمرز کې کارول کیږي او معمولاً د ۱۰ kV کلاس لوی ولټج او لوی فرکانس ترانسفورمرز لپاره د عایقۍ او حرارتیې پرمختګ تقویت کولو لپاره د اصلاح یا بهتری کولو بابت کارول کیږي.
۲.۲ لوی ولټج او لوی فرکانس کارولو لپاره د معمولي جوړښت او پروسو:
د سیلنډر (لایه) جوړښت: د HV ولټج داخل، د LV ولټج بیرون (یا برعکس)؛ د لایو څخه چند لایه جوړښت او د لایو ترمنځ د عایقۍ ترمنځ د لوی پوتنسیال توپیر توزیع کول؛ د پاره کې د جوړښت کارولو سره د الکټریکي فیلډ توزیع او PD پرمختګ تقویت کول.
د پاره کې جوړښت او د لایو ترمنځ: د HV ولټج د چند ګیلو ته تقسیم شوې او د لوبې/پاره کې جوړښت سره د لوی ولټج ګرادیانت او پارازیټیک کیپیسیټنس را کم کول، د EMI کنټرول کول او ولټج یکسانیت تقویت کول.
فارادی او الکټریکسټیکی عایقۍ: د نحاس فويل یا موصل لایه د اصلي/ثانوي ترمنځ یا د ولټجونو په اړه جوړ کیږي، د یو پوینټ څخه زمین شوی، د مشترکه مد کیپیسیټنس او کوپلینګ نویز را کم کول؛ د عایقۍ په پراخوالی یې د ولټج لایه سره مطابقت ورکول او د تیز لبه څخه پېښل کول چې د عایقۍ پرېښل کړي.
موصل او کرنټ چگالیت تقویت: د Litz ویر، د ګیلو موصل یا نحاس فويل په کارولو سره د HV/لوی کرنټ ثانويونو لپاره د پوسته/نزدیکی افکتونو کنټرول، د AC مقاومت (Rac) او نحاس لوستونو کم کول؛ کرنټ چگالیت (J) او حرارتیې لوستونو کنټرول په پراخوالۍ او سلامتیو قوانینو سره.
د عایقۍ او کریپیج جوړښت: د بریارو، د انتها لپاره مرجین، د سرچینو لپاره د ګیفو لایه او د لایو/ولټجونو ترمنځ د عایقۍ کارول؛ کریپیج او کلیرانس د آلودګی درجه او ولټج کلاس په اړه جوړ شوی؛ د خلأ یا پوټینګ په کارولو سره د دیئلاتیکی قوت او حرارتیې موصلیت تقویت کول.
دا جوړښت او پروسې په لاندې د عایقۍ سطح، پارازیټیک پارامیټرز او قدرت درجې وړاندې د یکساټه کولو سره ده چې د مهندسۍ عملیاتو کې د ۱۰ kV عایقۍ تقویت کولو لپاره کلیدي دی.
۲.۳ د لوی ولټج ثانوي خروجي (د ولټج جوړښت په غیره):
ولټج مضروب ریکټیفیکیشن: د ریکټیفیکیشن په اړه د چند مرحلې ولټج مضروب کول د هر ولټج مرحلې په وخت د ولټج استرس او پارازیټیک کیپیسیټنس کم کول، د عایقۍ جوړښت آسان کول. مګر دا د لوډ ترانزیټ/کوټې په اړه حساس دي او د سریع کرنټو په اړه خطرناک دی. د عملیاتو کې معمولاً دوه مرحلې یوازې کارول کیږي، د کرنټ محدود کولو او محافظت پلانونو په اړه ضروري دی.
سری/پارالل ترکیب: د ثانوي د چند ګیل پیکونو ته تقسیم شوی، چې د کورنۍ ترمنځ یا په ریکټیفیکیشن کې سری/پارالل ترکیب کې د مطلوب ولټج/قدرت په اړه کارول. د هغوی پیکونه د یو ځایي مغناطيسي سرچینې سره شریک دی، چې د ماډولار جوړښت او ولټج موازنې لپاره ایدیال دی.
هر دوه طریقه د ولټج جوړښت، عایقۍ او کریپیج کنو د وړاندې د عایقۍ استرس، کارایی، EMI او حرارتیې پرمختګ په اړه یکساټه کولو لپاره ضروري دی.
۲.۴ د جوړښت انتخاب د راهنما (د مهندسۍ سریع رفرنس):
د الکټریکي فیلډ یکسانیت او PD کنټرول په اړه: د پاره کې یا مستمر (دیسک نوع) HV ولټجونو، د فارادی عایقۍ، د انتها لپاره مرجین او بریارو سره جوړ شوی؛ د خلأ یا پوټینګ په کارولو سره د ضروري په وخت سره پیشنهاد شوی.
د لوی کرنټ او کم نحاس لوستونو په اړه: د Litz ویر یا نحاس فويل د ثانوي لپاره کارول؛ د لوبې/پاره کې د داخلی یا سینډویچ ولټج جوړښت کارول د لیکیج یندکټنس او Rac کم کول؛ د بیرونی عایقۍ او عایقۍ تقویت کول.
د جمع کولو او نگهداری په اړه: د ماډولار ثانوي ګیل پیکونو سره د سری/پارالل کنکشنونو په اړه د آسان ولټج موازنې، د ټیسټ او خرابی کنټرول لپاره کارول؛ د ولټج مضروب ریکټیفیکیشن (≤۲ مرحلې) یا د سری/پارالل ترکیب په اړه د قدرت او ترانزیټ په اړه انتخاب کول.
