Trockener Typtransformator

Trockenentyptransformatoren werden unter Verwendung einer Vielzahl von Materialien konstruiert, die jeweils für die elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften ausgewählt wurden, um eine optimale Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Zu den primären Materialien, die in trockenen Transformatoren verwendet werden, gehören:

Stahllaminationen:Der Kern des Transformators besteht typischerweise aus Siliziumstahllaminationen. Diese sind gestapelt, um einen kontinuierlichen Weg für den magnetischen Fluss zu bilden. Die Verwendung von Siliziumstahl verringert den Hystereseverlust und bietet bessere magnetische Eigenschaften. Die Laminationen sind dünn, um Wirbelstromverluste zu minimieren, die beim Wechsel von Magnetfeldern auftreten, die Ströme innerhalb des Kernmaterials induzieren.

Wicklungsmaterial:Die für die Primär- und Sekundärwicklungen verwendeten Leiter bestehen normalerweise aufgrund ihrer hervorragenden Leitfähigkeit aus Kupfer oder Aluminium. Kupfer ist leitender, aber auch teurer als Aluminium. Aluminium ist leichter und kostengünstiger, hat aber höhere Widerstandsverluste.

Isolationsmaterial:Die Isolierung ist in Trockentyptransformatoren von größter Bedeutung, um Kurzschlüsse zu verhindern und eine elektrische Isolation zu gewährleisten. Materialien wie Nomex (eine Art Aramidpapier), Mylar (biaxial orientiertes Polyethylen -Terephthalat) und verschiedene Arten von Polyesterfilmen werden zur Isolierung zwischen den Kurven, zwischen den Schichten und zwischen den Windungen und dem Kern verwendet. Epoxidharz wird auch häufig für VPI (Vakuumdruckimprägnierung) oder Einkapselungsprozesse verwendet, um eine feste Isoliermatrix bereitzustellen.

Verschnauf- und Feuchtigkeitsabsorber:In einigen Konstruktionen wird Kieselgel als Trockenmittel verwendet, um Feuchtigkeit zu absorbieren, die durch Luftbewegung in den Transformator gelangen kann. Dies hilft, die internen Komponenten vor Feuchtigkeit und Feuchtigkeit zu schützen.

Kühlelemente:Abhängig von der Kühlmethode können entweder passive Kühler oder aktive Kühlventilatoren verwendet werden. Die Kühler bestehen normalerweise aus Aluminium oder Kupfer zur effizienten Wärmeableitung. Fans werden bei Verwendung normalerweise aus Kunststoffen oder Metalllegierungen hergestellt.

Strukturmaterialien:Der Fall, der Tank oder der Rahmen, in dem der Kern und die Wicklungen des Transformators untergebracht sind, wird im Allgemeinen aus Blech, häufig verzinkter Stahl oder Aluminium, hergestellt, um den Transformator vor Umweltfaktoren zu schützen und strukturelle Integrität zu liefern.

Terminalhardware:Die Terminals, die zum Anschließen des Transformators mit dem Stromnetz verwendet werden, werden normalerweise aus Metallen wie Kupfer oder Messing für eine gute elektrische Leitfähigkeit hergestellt.

Überstromschutzgeräte:Diese können Leistungsschalter oder Sicherungen aus Materialien umfassen, die bei vorgegebenen Stromniveaus schmelzen oder ausgelassen werden, z. B. Zinnkupfer für das Sicherungselement oder bimetallische Streifen zum Schutz des Wärmeüberlasts.

Das Design eines Trockentransformators hängt von mehreren Faktoren ab, die seine Leistung, Effizienz und Haltbarkeit beeinflussen. Einige der wichtigsten Faktoren, die bei der Gestaltung eines Trockentransformators zu berücksichtigen sind, sind:

Auswahl der Isolierungstyp:Der Isolationstyp bestimmt die Temperaturbewertung, die dielektrische Festigkeit, die mechanische Festigkeit und die thermische Schockwiderstand des Transformators. Im Allgemeinen werden Isolationsmaterial für F- und H-Klasse für Trockentransformatoren verwendet, da sie hohen Temperaturen (bis zu 155 Grad bzw. 180 Grad) standhalten und gute elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Gemeinsame Isolationsmaterialien umfassen Lack, Epoxidharz, Polyesterharz usw.

Auswahl des Wickelmaterials:Das Wicklungsmaterial bestimmt die Leitfähigkeit, den Widerstand, den Verlust und die mechanische Stärke des Transformators. Im Allgemeinen werden Kupfer und Aluminium als Wickelmaterial für Trockentransformatoren verwendet, da sie eine hohe Leitfähigkeit und niedrige Kosten aufweisen. Kupfer hat eine bessere Leitfähigkeit und mechanische Stärke als Aluminium, aber es ist teurer und schwerer. Bei der gleichen Strombewertung benötigt Kupfer weniger Querschnittsfläche als Aluminium.

Auswahl von Kernmaterial mit geringem Hystereseverlust:Das Kernmaterial bestimmt die magnetische Flussdichte, Permeabilität, Hystereseverlust und Wirbelstromverlust des Transformators. Das Kernmaterial sollte eine hohe Permeabilität und einen geringen Hystereseverlust aufweisen, um den No-Lad-Verlust zu verringern und die Effizienz des Transformators zu verbessern. Zu den allgemeinen Kernmaterialien gehören Siliziumstahl, kalte, gerollte Kornstahl (CRGO), amorphes Metall usw.

Verordnung:Die Regulierung eines Transformators ist das Verhältnis des Spannungsabfalls bei Volllast zur No-Load-Spannung. Die Verordnung zeigt die Fähigkeit des Transformators an, eine konstante Ausgangsspannung unter unterschiedlichen Lastbedingungen aufrechtzuerhalten. Die Regulierung hängt von der Impedanz und dem Widerstand des Transformators ab. Eine geringe Impedanz und Resistenz führen zu einer geringen Regulierung und einer besseren Spannungsregelung. Die Leckagereaktanz eines trockenen Transformators sollte während des Designs innerhalb von 2% gehalten werden, um eine geringe Regulierung zu erreichen.

Lebenserwartung:Die Lebenserwartung eines Transformators ist die erwartete Zeit, in der der Transformator ohne Misserfolg oder Verschlechterung arbeiten kann. Die Lebenserwartung hängt vom Abbau der Wickelisolierung aufgrund von Temperaturanstieg, Feuchtigkeit, Staub, Korrosion oder anderen Faktoren ab. Die Isolationsklasse und die Qualität des Trockentransformators sollten ausgewählt werden, um hohen Temperaturen und harten Umgebungen ohne Verschlechterung standzuhalten. Der Temperaturanstieg des Transformators sollte die durch die Isolationsklasse angegebene Grenze nicht überschreiten.

Verluste:Die Verluste eines Transformators sind die Differenz zwischen der Eingangsleistung und der Ausgangsleistung. Die Verluste bestehen aus No-Load-Verlusten und Lastverlusten. Die No-Last-Verluste sind unabhängig von der Last und umfassen Kernverlust und Wirbelstromverlust. Die Lastverluste sind proportional zur Last und umfassen Kupferverlust und Streuner -Verlust. Die Verluste beeinflussen die Effizienz, Heizung und Kühlung des Transformators. Das Kernmaterial, das Kernmaterial, das Wickelmaterial, das Isolationsmaterial und das Designparameter sollten ausgewählt werden, um die Verluste zu minimieren und die Effizienz des Trockentransformators zu maximieren.

Überlastung:Die Überlastung eines Transformators ist die Bedingung, wenn der Transformator über seine Nennkapazität oder Temperaturgrenze hinausgeht. Die Überlastung führt zu Überhitzung, Isolationsumbruch, Kurzstrecken oder Feuer im Transformator. Die Überlastung kann durch übermäßigen Lastbedarf, Harmonischen, Fehler oder Umgebungstemperatur verursacht werden. Der Trockentransformator sollte mit ausreichender Rand ausgelegt werden, um Überlastungen zu verarbeiten, ohne die Komponenten oder seine Leistung zu beschädigen. Der Trockentransformator sollte auch mit einem Lüfterkühlsystem oder einem Klimaanlage ausgestattet sein, um die durch Überlastungen erzeugte Wärme abzuleiten.

K-Faktor:Der K-Faktor ist ein Maß für die Fähigkeit eines Transformators, der Wärme standzuhalten, die durch nicht-sinusoide Ströme in seinen Wicklungen erzeugt wird. Nicht-Sinusoide Ströme werden durch verschiedene elektronische Geräte verursacht, die Harmonische in der Spannung und den Stromwellenformen erzeugen. Harmonische erhöhen die Verluste, die Erwärmung und die Verzerrung des Transformators. Ein hoher K-Faktor zeigt an, dass der Transformator ein höheres Maß an Harmonischen ohne Überhitzung oder Verschlechterung bewältigen kann. Der Trockentransformator sollte mit einem hohen K-Faktor ausgelegt sein, um eine lang anhaltende Lebensdauer und eine zuverlässige Leistung in Anwendungen zu gewährleisten, bei denen nicht-sinusoide Ströme beinhalten.