نئی اور عام وائنڈنگ کے ساخت 10kV کے عالی فشار والے عالی تعدد والے ترانسفارمرز کے لئے
1. نئویٹیو ونڈنگ سٹرکچرز 10 کیلی وولٹ کلاس کے لائی سپینڈ اور فریکوئنسی ترانسفارمرز کے لئے
1.1 زونڈ اور جزوی طور پر مکھ ملاتا ہوا بندھنہ
دو U شکل کے فیرائٹ کور مل کر ایک میگنیٹک کور یونٹ بناتے ہیں، یا مزید سیریز/سیریز-پیرالل کور ماڈیولز میں جمع ہوتے ہیں۔ پرائمري اور سیکنڈری بابنز کو کور کے بائیں اور دائیں سیدھے پر رکھا جاتا ہے، جبکہ کور میٹنگ پلین کو سرحد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک ہی قسم کی ونڈنگ کو ایک ہی طرف گروپ کیا جاتا ہے۔ لیٹز وائر ونڈنگ میٹریل کے لئے ترجیح دیا جاتا ہے تاکہ فریکوئنسی کی نقصانات کو کم کیا جا سکے۔
صرف بالافشار ونڈنگ (یا پرائمري) کو ایپوکسی ریزین کے ساتھ مکمل طور پر مکھ ملا دیا جاتا ہے۔ پرائمري اور کور/سیکنڈری کے درمیان ایک PTFE شیٹ ڈالا جاتا ہے تاکہ موثوق عایقیت حاصل کی جا سکے۔ سیکنڈری سطح کو عایق کاغذ یا ٹیپ سے بندھا جاتا ہے۔
ونڈنگ کے درمیان اور بائیں اور دائیں پر سیکنڈری ونڈنگ کے درمیان روزنگاری چینل (خالی جگہ) اور میگنیٹک کورز کے درمیان خالی جگہ برقرار رکھنے سے یہ ڈیزائن گرمی کو باہر نکالنے میں قابل ذکر طور پر بہتری لاتا ہے، وزن اور لاگت کو کم کرتا ہے، جبکہ الیکٹریکل سٹرینگتھ کو برقرار رکھتا ہے - اس کی وجہ سے یہ ≥10 کیلی وولٹ عایقیت کے اطلاقیوں کے لئے مناسب ہے۔
1.2 ماڈیولر ڈیزائن اور آرکنڈ لیٹز وائر الیکٹرک فیلڈ شیلڈنگ
بالافشار اور کم فشار ونڈنگ ماڈیولز کو الگ الگ مکھ ملا دیا جاتا ہے اور پھر انہیں کور یونٹ پر جمع کیا جاتا ہے۔ ماڈیولز کے درمیان ہوا کی خالی جگہ برقرار رکھی جاتی ہے تاکہ تعمیر اور ٹھنڈا کرنے میں مدد ملتی ہو، اور کسی خرابی کے دوران خراب ہوئے ماڈیولز کو الگ سے تبدیل کیا جا سکے، جس سے صيانت کی کشستگی بڑھتی ہے۔
بالافشار ونڈنگ کے اندر اور بیرونی جانب دونوں پر آرکنڈ لیٹز وائر پر مبنی الیکٹرک فیلڈ شیلڈنگ لیئرز متعارف کروائے گئے ہیں۔ یہ بالافشر الیکٹرک فیلڈ کو میگنیٹک سٹرینگتھ کے ایپوکسی مکھ ملاتا ہوا علاقے میں محصور کرتا ہے، جس سے پارشل ڈسچارج (PD) کی خطرے کو قابل ذکر طور پر کم کیا جاتا ہے بغیر الیکٹرک فیلڈ کے کم کرنے کے لئے صرف ونڈنگ کے درمیان فاصلے کی ضرورت کے بغیر۔
لیٹز وائر شیلڈنگ لیئر کو ایک نقطہ گراؤنڈنگ کے ساتھ اوپن سرکٹ چھوڑا جا سکتا ہے، جس سے الیکٹرک فیلڈ شیپنگ حاصل کی جا سکتی ہے بغیر کہ ایڈی کرنٹ نقصانات کو کم کیا جائے۔ ونڈنگ اور کور کے درمیان روزنگاری چینل برقرار رکھے جاتے ہیں، جس سے نصف روزنگاری ٹھنڈا کرنے اور مینیٹیورائزیشن کو ممکن بنایا جا سکتا ہے۔
1.3 سیگمنٹڈ ونڈنگ اور الیکٹرک فیلڈ شیپنگ
اینسلیٹنگ بابن میں کوآکسیل سلیوز اور سیگمنٹیشن رِبس شامل کیے جاتے ہیں، جس سے پرائمري اور سیکنڈری ونڈنگ کو "سیگمنٹ گروپس" میں ملٹریوڈ کیا جا سکتا ہے۔ یہ درمیانی لیئر کے ولٹیج گریڈیئنٹ اور معادل پیراسائٹک کیپیسٹنس کو قابل ذکر طور پر کم کرتا ہے، کنڈکٹڈ EMI کو کم کرتا ہے اور ولٹیج ڈسٹریبیوشن کی یکساںیت میں بہتری لاتا ہے۔
سیگمنٹ کی تعداد n اور لیئر کی تعداد کو تجزیاتی یا تجرباتی فارمولوں (مثال کے طور پر n = −15.38·lg k₁ − 18.77، جہاں k₁ پرائمري/سیکنڈری سلف کیپیسٹنس اور میوچو کیپیسٹنس کے تناسب کا کم ترین قیمت ہے) کے ذریعے تعین کیا جاتا ہے، جس سے حجم، لیکیج انڈکٹنس، اور پیراسائٹک کیپیسٹنس کے درمیان بہترین توازن حاصل کیا جاتا ہے - یہ بلک پاور، بالافشار، فریکوئنسی کام کرنے کے لئے مناسب ہے۔
1.4 کمپوزیٹ ونڈنگ اور انٹیگریٹڈ واٹر کولنگ
کور کو دو ونڈنگ زونوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ کمپوزیٹ ونڈنگ رویہ استعمال کیا جاتا ہے: پہلی کمپوزیٹ ونڈنگ (مثال کے طور پر پرائمري) کو اندر سے باہر کی طرف ونڈ کیا جاتا ہے اور لیڈز کو محفوظ رکھا جاتا ہے؛ پھر، دوسرے زون میں، دوسری کمپوزیٹ ونڈنگ (مثال کے طور پر سیکنڈری) کو محفوظ رکھے گئے لیڈز کا استعمال کرتے ہوئے الٹ ڈائریکشن میں ونڈ کیا جاتا ہے۔ یہ درمیانی لیئر کے درمیان فاصلے کو بڑھاتا ہے اور باقی رہنے والے چارج کو کم کرتا ہے، جس سے بالافشار کی موثوقیت اور لمبائی میں بہتری لاتا ہے۔
بیرونی کور وال کے اوپر ریلیف سلوٹس میں مشین کیا جاتا ہے تاکہ غیر ملمس واٹر کولنگ چینلز کو ملائے جا سکے، جس سے حرارتی کارکردگی میں بہتری ہوتی ہے بغیر کہ تعمیر کے دوران مکینکل نقصان کی خطرے کے بغیر۔ کمپوزیٹ عایقیت کے لئے PI/PTFE لیمنیٹس کو اسٹیپڈ کنفیگریشن میں ترتیب دیا جاتا ہے تاکہ کافی کریپیج ڈسٹنس اور عالی کوالٹی کا مکھ ملاتا ہوا فل کو محفوظ کیا جا سکے۔
1.5 نئے ونڈنگ ٹیکنالوجیز اور نقصان کنٹرول کے راستے
PDQB (پاور ڈفرنشل کوآڈریٹ برج) ونڈنگ ٹیکنالوجی متعارف کروائی گئی ہے: ونڈنگ ٹاپولوجی اور لی آؤٹ کو بہتر بنانے کے ذریعے سکن اور پروکسمٹی ایفکٹ - اور اس کے ساتھ بالافشر نقصانات - کو قابل ذکر طور پر کم کیا جاتا ہے۔ یہ رپورٹ کردہ کیسز میں کوپلنگ کارکردگی >99.5% حاصل کرتا ہے، ساتھ ہی 10 کیلی وولٹ عایقیت کی صلاحیت، کنٹرول کی گئی لیکیج انڈکٹنس، اور کم ڈسٹری بیوٹڈ کیپیسٹنس - جس سے یہ کسٹمائزڈ 30–400 kW، 4–50 kHz بالافشار فریکوئنسی کے اطلاقیوں کے لئے مناسب ہوتا ہے۔
2. عام ونڈنگ سٹرکچرز 10 کیلی وولٹ کلاس کے بالافشار فریکوئنسی ترانسفارمرز کے لئے
2.1 بنیادی ونڈنگ کنفیگریشنز اور اطلاقی سیناریوز
میلٹی لیئر سلینڈریکل: میچر ٹیکنالوجی؛ درمیانی عایقیت اور روزنگاری چینلز کو داخل کرنے میں آسانی؛ میڈیم-ٹو-بالافشار مسلسل ونڈنگ کے لئے مناسب۔
میلٹی سیگمنٹ لیئرڈ: متعدد ایکسیل سیگمنٹز کو عایق کاغذ کے رنگوں سے جدا کیا گیا ہے؛ درمیانی لیئر کے ولٹیج گریڈیئنٹ اور فیلڈ کنسینٹریشن کو قابل ذکر طور پر کم کرتا ہے؛ عام طور پر بالافشار ونڈنگ میں پارشل ڈسچارج کو کم کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔
مسلسل (ڈسک ٹائپ): متعدد ڈسک سیکشن کو ایکسیل کے طور پر ایک دوسرے پر رکھا گیا ہے؛ اچھی مکینکل سٹرینگتھ اور حرارتی کارکردگی کی پیشکش کرتا ہے؛ بلک کیپیسٹی/بالافشار اطلاقیوں کے لئے مناسب۔
ڈبل ڈسک: ہر گروپ میں دو ڈسک، سیریز/پیرالل کنکشن میں؛ بالا کرنٹ یا خاص مقصد کے بالافشار ونڈنگ کے لئے مناسب۔
ہیلیکل: سنگل/ڈبل/کوارڈریپل ہیلیکس؛ سادہ سٹرکچر؛ بالا کرنٹ لو فشار ونڈنگ یا آن لوڈ ٹپ چینجنگ ونڈنگ کے لئے مناسب؛ ترن کی تعداد محدود ہوتی ہے۔
الألمنيوم الأسطواني: دورة واحدة لكل طبقة باستخدام ورق الألمنيوم؛ استغلال فضائي عالٍ وودي للآليات؛ مناسب للفائفات الكهربائية ذات الجهد العالي الصغيرة إلى المتوسطة.
هذه هي الهياكل القياسية للفائفات الكهربائية ذات الجهد العالي في المحولات الكهربائية، وهي غالباً ما يتم تكييفها أو تحسينها للمحولات ذات التردد العالي والجهد العالي الفئة 10 كيلوفولت لتعزيز العزل الحراري والأداء الحراري.
2.2 التوزيعات النموذجية والعمليات للتطبيقات ذات الجهد العالي والتردد العالي
التوزيع الأسطواني المركزي (المطبق): الفاية الكهربائية ذات الجهد العالي داخلية، والفائية ذات الجهد المنخفض خارجية (أو العكس)؛ تصميم متعدد الطبقات مع عزل بين الطبقات لتوزيع الاختلافات الكهربائية العالية؛ قد يتم استخدام التوزيع المجزأ لتحسين توزيع المجال الكهربائي والأداء PD.
التجزئة والتداخل: تقسيم الفاية الكهربائية ذات الجهد العالي إلى ملفات متعددة وتوزيعها بطريقة مجزأة/متداخلة لتقليل تدرج الجهد بين الطبقات والسعة الطفيلية، وكبح الضوضاء EMI الموجهة وتحسين تجانس الجهد.
الحماية الكهرومغناطيسية وإعادة التوصيل: وضع رقائق النحاس أو الطبقات الموصلة بين الأولية/الثانوية أو حول الفائفات، والتوصيل بالأرض في نقطة واحدة لتقليل السعة المشتركة والضوضاء المتداخلة؛ يجب أن يتوافق العازل مع عرض الفاية ويتجنب الحواف الحادة التي قد تثقب العزل.
تحسين الموصل والكثافة الحالية: يفضل استخدام الأسلاك المتشابكة، أو الأسلاك المتعددة، أو رقائق النحاس للفائفات الثانوية ذات الجهد العالي والتيار العالي لكبح تأثيرات الجلد والقرب، وتقليل المقاومة البديلة (Rac) وخسارة النحاس؛ يتم التحكم في الكثافة الحالية (J) وارتفاع درجة الحرارة ضمن حدود النافذة والأنظمة الأمنية.
تصميم العزل والزحف: استخدام الحواجز، والهامشيات النهائية، والأطراف المغطاة، والعزل بين الطبقات/الفائفات؛ يتم تصميم المسافة الزاحفة والمسافة الواضحة حسب درجة التلوث وفئة الجهد؛ قد يتم تطبيق التشبث بالفراغ/الصب لتعزيز قوة العازل والموصلية الحرارية.
هذه التوزيعات والاعتبارات العملية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتوازن بين مستوى العزل والمعلمات الطفيلية وتقييد القوة - وهو أمر أساسي لتحقيق العزل الموثوق به بـ 10 كيلوفولت في الممارسة الهندسية.
2.3 طرق التنفيذ لمخرجات الثانوية ذات الجهد العالي (تعتمد بشدة على هيكل الفاية)
مضاعفة الجهد المستقيم: مضاعفة متعددة المراحل للجهد على الجانب المستقيم تقلل بشكل كبير من ضغط الجهد والسعة الطفيلية لكل مرحلة من مراحل الفاية، مما يسهل تصميم العزل. ومع ذلك، فهو حساس للتغيرات الحمولة/التصادمات القصيرة ومعرض لتيارات السطوع. عملياً، لا يتم استخدام أكثر من مرحلتين، تتطلب استراتيجيات الحد من التيار والحماية.
التسلسل/التوازي: يتم تقسيم الثانوية إلى حزم ملفات متعددة، والتي يتم توصيلها داخلياً أو بعد المستقيم بالتسلسل/التوازي لتحقيق الجهد/القوة المرغوب. تشترك جميع الحزم في نفس الدائرة المغناطيسية، مما يسهل التصميم الوحدوي والتوازن الجهد - مثالي لإنتاج القوة العالية.
تتطلب كلتا الطريقتين تصميماً متكاملاً مع تجزئة الفاية والحماية والعزل لموازنة ضغط الجهد والكفاءة والضوضاء الكهرومغناطيسية والأداء الحراري.
2.4 إرشادات اختيار الهيكل (مرجع هندسي سريع)
إعطاء الأولوية لتناسق المجال الكهربائي والتحكم في PD: تفضيل الفائفات ذات الجهد العالي المجزأة أو المستمرة (نوع القرص)، مجتمعة مع الحماية Faraday، والهامشيات النهائية والحواجز؛ يُنصح بتعبئة الفراغ/الصب عند الحاجة.
إعطاء الأولوية للتيار العالي وخسارة النحاس المنخفضة: استخدام الأسلاك المتشابكة أو رقائق النحاس للثانوية؛ استخدام التفاف متداخل أو متوازي داخلياً لتقليل الاندكتانس التسرب وRac؛ تعزيز الحماية الخارجية والعزل.
إعطاء الأولوية للتركيب والصيانة: اعتماد حزم ملفات ثانوية وحدوية مع توصيلات سلسلة/متوازية لتسهيل توازن الجهد واختبار العزل والعزل؛ اختيار مستقيم مضاعف الجهد (≤2 مراحل) أو تركيب سلسلة/متوازي على الجانب المستقيم بناءً على متطلبات القوة والتحولات.
