Mbinu na Mfano wa Msalaba wa 10kV ya Umeme Magumu Marejeo ya Kasi ya Upepo

1.Ukuta Mpya za Mfumo wa Matumizi ya Tensheni 10 kV-Klasiki ya Kiwango Kikuu cha Hesabu

1.1 Mfumo wa Upungufu na Uvumbuzi wa Msimbo

• Mipengele miwili ya ferrite yenye umbo la U hutolewa ili kujenga kitengo cha mizizi, au zinaweza kujumuishwa kutoka kwenye moduli wa mizizi wa series/series-parallel. Bobini za msingi na za sekondari zitawekwa kwenye mikono mengi na yale madogo ya mizizi, kwa kifanana, na uwanja wa kuungana wa mizizi unaongezeka kama kiwango cha sasa. Mivuko sawa yanavyowekezwa upande wa sawa. Litz wire inapendeleka kwa ajili ya vifaa vya mivuko kuzuia hasara ya hesabu.

• Tu mvuko wa tensheni kali (au msingi) ndio unayowekezwa kwa epoxy resin. Kitandaa cha PTFE kinawekezwa kati ya msingi na mizizi/sekondari kuhakikisha usalama wa insulation. Usimamizi wa sekondari unavikwa na karatasi au tape ya insulation.

• Kwa hifadhi kwa vitendo vya uvumbuzi (gaps kati ya mivuko na kati ya mivuko ya sekondari kwenye mikono mengi na yale madogo) na gaps kati ya mizizi, mfumo huu unafanya maendeleo makubwa katika kupunguza moto pamoja na kupunguza uzito na gharama, wakati unahifadhi nguvu ya dielectric—kuwafanya vizuri kwa matumizi ya ≥10 kV isolation.

1.2 Mtaani wa Mfumo na Shielding ya Msimbo wa Elektroni wa Litz Wire

• Moduli ya mivuko ya tensheni kali na chache zinawekezwa kwa epoxy resin mara moja tu na kisha zinajumuishwa kwenye kitengo cha mizizi. Vitendo vya havijaa vinaweza kukaa kati ya moduli kusaidia kutengeneza na kuvumbua, na moduli vilivyopotea zinaweza kukataa kwa kila moja wakati wa matukio, kuboresha udhibiti.

• Lined shield layers ya elektroni ya Litz wire yanawekezwa kwenye pande zote mbili za mivuko ya tensheni kali. Hii inaweka simu ya hesabu kali zaidi kwenye eneo la epoxy-potted la nguvu kali, kusaidia kupunguza hatari ya partial discharge (PD) bila ya haja ya spacing ya mivuko tu kwa ajili ya kupunguza simu ya elektroni.

• Shield layer ya Litz wire inaweza kuwa open-circuited na single-point grounding, ikidhibiti simu ya elektroni bila ya haja ya sarafu muhimu za eddy current. Vitendo vya uvumbuzi vinaweza kukaa kati ya mivuko na mizizi, kusaidia semi-ventilated cooling na kutofautiana pamoja.

1.3 Mivuko ya Segmented na Dhibiti ya Simu ya Elektroni

• Coaxial sleeves na segmentation ribs zinawekezwa kwenye bobini ya insulation, kunaweza primary na secondary mivuko kutokea "segment groups." Hii inapunguza the voltage gradients na equivalent parasitic capacitance, kusaidia kupunguza EMI na kuboresha uniformity ya distribution ya voltage.

• Idadi ya segments n na layer count zinatumika kwa analytical au empirical formulas (kwa mfano, n = −15.38·lg k₁ − 18.77, ambapo k₁ ni thamani chache kati ya self-capacitance na mutual capacitance ratios), kupata trade-off optimal kati ya volume, leakage inductance, na parasitic capacitance—ideal kwa operation ya high-power, high-voltage, na high-frequency.

1.4 Composite Mivuko na Integrated Water Cooling

• Mizizi yanauguliwa kwenye viungo viwili vya mivuko. Mbinu ya composite winding inatumika: mivuko ya composite ya kwanza (mfano, primary) inavyovuka kutoka kwenye viungo vya ndani hadi kwenye viungo vya nje na leads reserved; basi, katika eneo la pili, mivuko ya composite ya pili (mfano, secondary) inavyovuka reverse kutumia leads reserved. Hii inongeza gaps kati ya viungo na kupunguza residual charge, kuboresha uhakika na muda wa mivuko ya tensheni kali.

• Relief slots zinafundishwa kwenye ukuta wa nje wa mizizi kuhusu water-cooling channels, kuboresha thermal performance bila ya haja ya damage ya mechanical wakati wa kutengeneza. Composite insulation hunatumia PI/PTFE laminates arranged kwa stepped configuration kuhakikisha creepage distance na high-quality potting fill.

1.5 Mbinu Mpya za Mivuko na Njia za Loss Control

PDQB (Power Differential Quadrature Bridge) mbinu ya mivuko inatumika: kwa topology na layout ya mivuko iliyobainishwa, skin na proximity effects—and thus high-frequency losses—are significantly suppressed. Hii inafanikiwa coupling efficiency >99.5% kwenye matukio aliyoreport, pamoja na 10 kV isolation capability, controllable leakage inductance, na low distributed capacitance—kufanya iwe vizuri kwa customized 30–400 kW, 4–50 kHz high-voltage high-frequency applications.

2. Mfumo wa Mivuko wa Common kwa 10 kV-Class High-Voltage High-Frequency Transformers

2.1 Mfumo wa Msingi wa Mivuko na Application Scenarios

• Multi-layer cylindrical: Process ya manufacturing imetokana; rahisi kuingiza inter-layer insulation na cooling channels; inafaa kwa mivuko ya medium-to-high voltage continuous.

• Multi-segment layered: Maeneo mingi ya axial segments yakijumuisha paper rings za insulation; inapunguza the voltage gradient na field concentration; inatumika sana kwenye mivuko ya HV kuhusu partial discharge.

• Continuous (disc-type): Ina sections mingi za disc zinazojumuika axially; inatoa nguvu ya mechanical na thermal performance; inafaa kwa matumizi ya high-capacity/higher-voltage.

• Double-disc: Vikundi viwili kwa kila group, vinaunganishwa kwa series/parallel; inafaa kwa mivuko ya high-current au special-purpose HV.

• Helical: Single/double/quadruple helix; mfumo simple; inafaa kwa mivuko ya high-current LV au on-load tap-changing mivuko; limited in turn count.

• Vibiti la miguuni kama silaha: Mzunguko moja kwa kila sanaa kutumia vibiti vya miguuni; matumizi ya nafasi ya juu na rahisi kwa ufanisi; inapatikana kwa mitengo madogo hadi wazi.

Hii ni muundo wa kimataifa wa mitengo ya kiwango cha juu katika transeformer za umeme na mara nyingi huchanganyikiwa au husaidiwa kwa transeformer za umeme kiwango cha juu na mafuta ya 10 kV ili kuboresha usafi na ufike wa joto.

2.2 Muundo na Mifano ya Mitengo ya Kiwango Cha Juu na Mafuta ya Kikwazo

• Mzunguko wa miguuni (kwa sanaa): Mitengo ya kiwango cha juu ndani, mitengo ya chini nje (au ukipigania); muundo wa sanaa zaidi na usafi wa ncha kati ya sanaa za kuhakikisha maeneo ya kiwango cha juu; muundo wa sehemu unaweza kutumiwa kuboresha utambuzi wa viwango na faida ya PD.

• Ugawaji na upanuli: Mitengo ya kiwango cha juu yachapishwe kwa vitunguu kadhaa na yakazitishwe kwa njia ya gawaji/sehemu ili kupunguza mfano wa kiwango kati ya sanaa na ukubwa wa capacitance, kupunguza EMI iliyopatikana, na kuboresha uzito wa kiwango.

• Faraday na usafi wa electrostatic: Vibiti vya miguuni au sanaa zenye uwiano wazi zitumikane kati ya primary/secondary au zing'ombe mitengo, kunyoosha kwenye namba moja, ili kupunguza capacitance ya msingi na kelele; usafi lazima uwe sawa na urefu wa mitengo na kuondokana na pembeni ambayo yanaweza kuvunjika.

• Utengenezaji na ustawi wa mwendo: Litz wire, stranded conductors, au vibiti vya miguuni vinavyopendelekana kwa mitengo ya kiwango cha juu na high-current secondaries ili kupunguza skin/proximity effects, kupunguza Rac na upungufu wa miguuni; density ya mwendo (J) na ongezeko la joto zinahamishwa kwenye limits za window na safety regulations.

• Usafi na utengenezaji wa creepage: Matumizi ya barriers, end margins, sleeved terminals, na combined inter-layer/inter-winding insulation; creepage distance na clearance zimeundwa kulingana na degree ya pollution na voltage class; vacuum impregnation/potting inaweza kutumika kuboresha nguvu ya dielectric na thermal conductivity.

Mazingira haya ya muundo na mifano yana hamu kwa kuboresha kiwango cha usafi, parameters za parasitic, na kiwango cha nguvu—muhimu kwa kutimiza usalama wa 10 kV katika teknolojia.

2.3 Njia za Kutatua Secondary Output ya Kiwango Cha Juu (Kusalia kwa Muundo wa Mitengo)

• Rectification ya voltage multiplier: Multi-stage voltage doubling kwenye rectifier side huongezea stress ya voltage na capacitance ya parasitic per winding stage, kupunguza utengenezaji wa usafi. Hata hivyo, ni sensitive kwa load transients/short circuits na inaweza kuwa na surge currents. Katika majukumu, stages isiyo zaidi ya mbili tu zinatumika, yanahitaji current-limiting na strategies za protection.

• Series/parallel combination: The secondary is split into multiple coil packs, which are internally or post-rectifier connected in series/parallel to achieve desired voltage/power. All packs share the same magnetic circuit, facilitating modular design and voltage balancing—ideal for high-power output.

Njia zote zinahitaji utengenezaji wa pamoja na segmentation ya mitengo, usafi, na windows ya usafi ili kukabiliana na stress ya voltage, efficiency, EMI, na ufike wa joto.

2.4 Mipango ya Chaguo ya Muundo (Quick Engineering Reference)

• Kuprioritisha uniformity ya electric field na PD control: Prefer segmented or continuous (disc-type) HV windings, combined with Faraday shielding, end margins, and barriers; vacuum impregnation/potting recommended when necessary.

• Kuprioritisha high current and low copper loss: Use Litz wire or copper foil for secondary; employ interleaved or sandwich winding internally to minimize leakage inductance and Rac; reinforce outer shielding and insulation.

• Kuprioritisha assembly and maintainability: Adopt modular secondary coil packs with series/parallel connections for easy voltage balancing, testing, and fault isolation; select voltage multiplier rectification (≤2 stages) or series/parallel combination on the rectifier side based on power and transient requirements.