Blindagem magnética e eletromagnética para tanques de óleo de transformador

Durante a operação do transformador, o principal fluxo magnético que passa pelo núcleo causará perda de ferro, e a corrente que flui no enrolamento causará perda de cobre. Além desses dois tipos principais de perdas, o fluxo de vazamento gerado pela corrente de enrolamento e o fluxo de vazamento que escapam do núcleo quando o núcleo é superexcitado também causarão perdas adicionais nas partes estruturais do transformador. Essas peças estruturais incluem enrolamentos, grampos de núcleo, folhas de núcleo e tanques de petróleo.
Entre eles, em grandes transformadores de capacidade -, a parede do tanque de petróleo se torna uma das áreas concentradas de perdas adicionais devido à sua grande área e localização próxima à área do campo magnético de vazamento. Essa parte da perda não apenas aumenta a perda de energia, mas também pode causar superaquecimento local da parede do tanque de petróleo, afetando a segurança e a confiabilidade da operação do transformador.

Para reduzir efetivamente a perda adicional da parede do tanque de óleo e impedir o aumento da temperatura local, a blindagem magnética (composta de folhas de aço de silício) ou a blindagem eletromagnética (usando placas de cobre ou placas de alumínio) é frequentemente usada dentro do tanque de óleo de grandes transformadores de capacidade -}. Esses materiais de blindagem podem guiar ou absorver o fluxo de vazamento, reduzindo assim seu impacto no tanque de óleo e em outras partes estruturais e são medidas importantes para melhorar a eficiência operacional e a vida útil do transformador.

Figura 1: Campo magnético de vazamento do transformador

Estrutura de blindagem magnética

Figura 2: blindagem magnética do tanque de óleo do transformador

 

 

 

a) tira - em forma de escudo magnético (a altura da blindagem magnética h é igual à largura da folha de aço de silício)
b) Folha - Escudo magnético em forma (a altura da blindagem magnética h é igual à espessura da laminação da folha de aço de silício)

Existem duas estruturas de blindagem magnética para tanques de óleo, como mostrado na Figura 2. Um é uma escudo magnético em forma de tira -}, que é uma folha de aço de silício com uma largura de 1 dia em um anel, como mostrado na Figura 2a. Quando esse tipo de blindagem magnética é usada, o fluxo de vazamento entra no escudo magnético da direção da espessura da folha de aço de silício, e a perda de corrente do redemoinho na blindagem magnética é pequena; O outro tipo de blindagem magnética é uma folha - em forma de escudo magnético, que é uma folha de aço de silício cortada em folhas B × L, empilhada em uma certa espessura H, como mostra a Figura 2b e depois instalada na parede do tanque de óleo. Esse tipo de blindagem magnética tem uma grande perda de corrente de Foucault na blindagem magnética porque o fluxo de vazamento entra no escudo magnético verticalmente. No entanto, o último tipo de escudo magnético é mais simples de fabricar do que o primeiro.
As fábricas geralmente usam a blindagem magnética de acordo com as especificações padronizadas da largura, controlam o fluxo de vazamento no meio do escudo magnético em cerca de 1,7T e determinam a espessura do escudo magnético, de modo que a perda da blindagem magnética é relativamente pequena e o aumento da temperatura é mantido dentro da faixa permitida.

Figura 3: Densidade de fluxo de vazamento e distribuição de fluxo magnético que entra na parede do tanque de óleo

 

 

a) O campo magnético de vazamento do transformador
b) Densidade de fluxo de vazamento que entra na parede do tanque de óleo sem blindagem magnética
c) Fluxo de vazamento em blindagem magnética

O cálculo da densidade do fluxo magnético no escudo magnético é baseado na distribuição do fluxo de vazamento no transformador. A Figura 1 mostra o campo magnético de vazamento no transformador, e a distribuição do fluxo de vazamento que entra na parede do tanque de óleo é mostrada na Figura 3.
Na Figura 3, o BM é a amplitude da densidade magnética de vazamento que entra no tanque de óleo e na blindagem magnética, e também é o valor máximo do fluxo magnético no meio do tanque de óleo e a blindagem magnética. O fluxo magnético na blindagem magnética é a integrante da densidade do fluxo magnético ao longo da altura, resultando na figura mostrada na Figura 3C. Dividir a área do escudo magnético pelo fluxo magnético fornece a densidade do fluxo magnético na blindagem magnética.

O uso da blindagem magnética pode aumentar o componente radial do fluxo magnético de vazamento, aumentando assim a perda de corrente do redemoinho do fluxo magnético radial do enrolamento e o aumento da temperatura local de algumas bobinas. Ao calcular a perda de corrente do redemoinho do enrolamento e considerando o aumento da temperatura do ponto quente, deve ser considerada a influência da blindagem magnética na distribuição do campo magnético de vazamento.
O uso da blindagem magnética pode reduzir bastante a perda de tanque de óleo. Depois de usar a blindagem magnética, a perda do tanque de óleo é a soma da perda na parede do tanque de óleo e a perda no escudo magnético.
Ao usar a blindagem magnética, preste atenção à fixação da blindagem magnética e garanta um bom fundamento da blindagem magnética. Se a blindagem magnética não estiver bem fixa, o ruído do transformador poderá aumentar devido à vibração e o aterramento ruim poderá causar descarga local devido à suspensão potencial.

Princípio da blindagem magnética

A blindagem magnética constrói um caminho de resistência magnética muito menor que a placa de aço do tanque de combustível, colocando materiais de alta permeabilidade magnética (como folhas de aço de silício) na parede interna do tanque de combustível, forçando o fluxo magnético de vazamento a se desviar ativamente do corpo do tanque e concentrar -se através da camada de blindagem. Esse processo é essencialmente a seleção natural do fluxo magnético - após a lei de "minimizar a resistência magnética", o campo magnético de vazamento é capturado com eficiência pela folha de aço de silício, reduzindo bastante a perda de corrente de Foucault na parede do tanque de combustível e evitando o risco de superáreante local. Ao mesmo tempo, como uma forte derivação magnética restrita, a blindagem magnética trava o fluxo magnético de vazamento difuso dentro de si para formar um loop fechado, enfraquecendo significativamente a resistência do campo magnético perdido fora do tanque de combustível (especialmente a área de abertura e solda) e eliminando a interferência eletromagnética para o equipamento circundante. The cost is that the shielding layer generates hysteresis and eddy current losses due to carrying magnetic flux (which can be optimized through the selection of low-loss silicon steel and heat dissipation design), but the overall loss has achieved a strategic migration from uncontrollable dispersion (fuel tank) to manageable concentration (shielding), taking into account equipment safety and electromagnetic compatibility.

Blindagem eletromagnética

A blindagem eletromagnética também é usada para a proteção do tanque de óleo de grandes transformadores de capacidade -, especialmente a proteção do tanque de óleo perto de grandes fios de corrente.
A blindagem eletromagnética usa correntes de Foucault em placas condutoras para redistribuir o fluxo de vazamento. Sua função é aumentar a resistência magnética da parte de blindagem eletromagnética, para que o componente de fluxo de vazamento da parte de blindagem eletromagnética seja reduzida, reduzindo assim a corrente de Foucault e a densidade de perda de corrente no tanque de óleo, reduzindo a perda no tanque de óleo e eliminando o superado local do tanque de óleo e a estrutura estrutural.
Como existem correntes de Foucault na blindagem eletromagnética, há perdas na própria blindagem eletromagnética; portanto, a perda do tanque de óleo é a soma da perda na parede do tanque de óleo e a perda na blindagem eletromagnética.
Geralmente, ao usar placas de alumínio como blindagem eletromagnética, a espessura das placas de alumínio é de cerca de 8 mm; Ao usar placas de cobre como blindagem eletromagnética, a espessura das placas de cobre é de cerca de 4 mm.
Como a blindagem eletromagnética tem uma reação de corrente de Foucault, a blindagem eletromagnética reduzirá o componente radial do fluxo de vazamento, o que não apenas reduz a perda do tanque de óleo, mas também reduz a perda de corrente de Foucault do fluxo de vazamento radial do enrolamento. O efeito do uso de blindagem magnética e blindagem eletromagnética para reduzir perdas adicionais é mostrada na tabela, e a perda adicional total ao usar a blindagem magnética é 100% para comparação.

Princípio da blindagem eletromagnética

TDDY ANTI -ANTI - Magnetismo: Materiais de metal com boa condutividade elétrica (como cobre, alumínio etc.) são usados ​​como escudos na porta do tanque de óleo. Quando o transformador estiver em execução, o campo magnético alternado gera correntes de Foucault nesses materiais condutores. De acordo com a lei de Lenz, as correntes de Eddy gerarão um campo magnético na direção oposta do campo magnético original. Esse campo magnético reverso pode compensar a parte do campo magnético original, enfraquecendo assim o campo magnético e reduzindo o vazamento do campo magnético através da porta do tanque de óleo.

Terminação de campo elétrico e neutralização de carga: Depois que o escudo elétrico é aterrado, ele pode encerrar o campo elétrico na superfície do condutor. Como o campo elétrico gerado pelo circuito potencial de - {1} {1} induzirá cargas no escudo, essas cargas induzidas entram no solo durante o ponto de aterramento, neutralizando assim as cargas na superfície do condutor, suprimindo a interferência de acoplamento do campo elétrico e impedindo que o campo elétrico afete o exterior através da porta do peito.

A principal diferença entre blindagem magnética e blindagem eletromagnética pode ser derivada do impacto no campo de vazamento magnético. Ao usar a blindagem magnética, veja a Figura 3, o caminho principal do fluxo magnético de vazamento é a altura do enrolamento e o comprimento do caminho do ar do caminho radial. Os materiais ferromagnéticos têm pouco efeito na distribuição do fluxo magnético devido à sua alta permeabilidade magnética. Da perspectiva do circuito magnético e do cálculo do campo magnético, pode -se considerar que a distribuição do fluxo magnético é um circuito magnético de fluxo magnético fixo. A adição de blindagem magnética dentro do tanque de óleo basicamente não afeta a distribuição do fluxo magnético.
Este também é o caso na realidade. As experiências confirmaram que o uso da blindagem magnética não tem efeito na impedância curta -} do transformador, ou seja, a quantidade de fluxo magnético não mudou; No entanto, o campo magnético de vazamento da blindagem eletromagnética perto do grande chumbo de corrente é diferente. Depois de adicionar blindagem eletromagnética à parede do tanque de óleo, a corrente de Foucault da blindagem eletromagnética compensará o fluxo magnético de vazamento gerado pelo grande chumbo de corrente, reduzindo o fluxo magnético de vazamento do chumbo. Este é um ampere fixo - gira o campo magnético, e a corrente do redemoinho reduz o fluxo magnético de vazamento.