Phân che từ tính và điện từ cho các bể dầu máy biến áp

Trong quá trình hoạt động của máy biến áp, thông lượng từ chính đi qua lõi sẽ gây ra mất sắt và dòng điện chảy trong cuộn dây sẽ gây ra mất đồng. Ngoài hai loại tổn thất chính này, thông lượng rò rỉ được tạo ra bởi dòng điện cuộn và dòng rò rỉ thoát khỏi lõi khi lõi bị quá mức cũng sẽ gây ra tổn thất bổ sung cho các phần cấu trúc của máy biến áp. Những bộ phận cấu trúc này bao gồm cuộn dây, kẹp lõi, tấm lõi và bể dầu.
Trong số đó, trong các máy biến áp công suất lớn -, thành bể dầu trở thành một trong những khu vực tập trung của các tổn thất bổ sung do diện tích lớn và vị trí gần với khu vực từ trường rò rỉ. Phần tổn thất này không chỉ làm tăng mất năng lượng mà còn có thể gây ra quá nhiệt tại địa phương của thành bình dầu, ảnh hưởng đến sự an toàn và độ tin cậy của hoạt động của máy biến áp.

Để giảm hiệu quả việc mất thêm thành bình dầu và ngăn chặn sự gia tăng nhiệt độ cục bộ, che chắn từ tính (bao gồm các tấm thép silicon) hoặc che chắn điện từ (sử dụng các tấm đồng hoặc tấm nhôm) thường được sử dụng bên trong bể dầu lớn - Những vật liệu che chắn này có thể hướng dẫn hoặc hấp thụ thông lượng rò rỉ, do đó làm giảm tác động của nó đối với bể dầu và các bộ phận cấu trúc khác, và là những biện pháp quan trọng để cải thiện hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của máy biến áp.

Hình 1: Từ trường rò rỉ máy biến áp

Cấu trúc che chắn từ tính

Hình 2: Khăn phát từ bể dầu biến áp

 

 

 

a) Dải - lá chắn từ tính hình (chiều cao tấm chắn từ H bằng với chiều rộng của tấm thép silicon)
b) Tờ - lá chắn từ tính hình (chiều cao tấm chắn từ H bằng với độ dày của lớp thép silicon)

Có hai cấu trúc che chắn từ tính cho các bể dầu, như trong Hình 2. Khi loại tấm chắn từ tính này được sử dụng, thông lượng rò rỉ đi vào tấm chắn từ tính từ hướng độ dày của tấm thép silicon và mất dòng xoáy trong tấm chắn từ tính là nhỏ; Loại tấm chắn từ khác là một tấm - lá chắn từ tính hình, là một tấm thép silicon được cắt thành các tấm B × L, xếp thành một độ dày h nhất định như trong Hình 2B, và sau đó được lắp đặt trên thành bình dầu. Loại tấm chắn từ tính này có một mất dòng xoáy lớn trong tấm chắn từ tính vì thông lượng rò rỉ đi vào tấm chắn từ tính theo chiều dọc. Tuy nhiên, loại tấm chắn từ này đơn giản hơn để sản xuất so với trước đây.
Các nhà máy thường sử dụng che chắn từ tính theo thông số kỹ thuật chiều rộng được tiêu chuẩn hóa, kiểm soát dòng rò ở giữa tấm chắn từ tính là khoảng 1,7T và xác định độ dày của tấm chắn từ tính, do đó việc mất tấm chắn từ tính là tương đối nhỏ và sự tăng nhiệt độ được giữ trong phạm vi cho phép.

Hình 3: Mật độ thông lượng rò rỉ và phân phối từ thông vào tường bể dầu

 

 

a) Từ trường rò rỉ của máy biến áp
b) Mật độ thông lượng rò rỉ vào thành bình dầu mà không cần che chắn từ tính
c) Rò rỉ dòng trong che chắn từ tính

Việc tính toán mật độ từ thông trong tấm chắn từ tính dựa trên sự phân bố của thông lượng rò rỉ trong máy biến áp. Hình 1 cho thấy từ trường rò rỉ trong máy biến áp và sự phân bố của thông lượng rò rỉ đi vào tường bể dầu được thể hiện trong Hình 3.
Trong Hình 3, BM là biên độ của mật độ từ tính rò rỉ đi vào bể dầu và tấm chắn từ tính, và nó cũng là giá trị tối đa của thông lượng từ tính ở giữa bể dầu và tấm chắn từ tính. Thông lượng từ tính trong tấm chắn từ tính là tích phân của mật độ từ thông dọc theo chiều cao, dẫn đến hình được hiển thị trong Hình 3C. Chia diện tích của tấm chắn từ tính cho thông lượng từ tính cho mật độ từ thông trong tấm chắn từ tính.

Việc sử dụng che chắn từ tính có thể làm tăng thành phần xuyên tâm của thông lượng từ rò rỉ, do đó làm tăng sự mất dòng điện xoáy của thông lượng từ xuyên tâm của cuộn dây và sự gia tăng nhiệt độ cục bộ của một số cuộn dây. Khi tính toán sự mất dòng điện xoáy của cuộn dây và xem xét tăng nhiệt độ điểm nóng, ảnh hưởng của việc che chắn từ tính đối với sự phân bố của từ trường rò rỉ phải được xem xét.
Việc sử dụng che chắn từ tính có thể làm giảm đáng kể việc mất bình dầu. Sau khi sử dụng che chắn từ tính, việc mất bình dầu là tổng số mất trong thành bình dầu và sự mất mát trong tấm chắn từ tính.
Khi sử dụng che chắn từ tính, hãy chú ý đến sự cố định của việc che chắn từ tính và đảm bảo nền tảng tốt của việc che chắn từ tính. Nếu việc che chắn từ tính không cố định tốt, nhiễu của máy biến áp có thể tăng do rung động và nối đất kém có thể gây ra xả cục bộ do huyền phù tiềm năng.

Nguyên tắc che chắn từ tính

Việc che chắn từ tính xây dựng một đường điện trở từ tính thấp hơn nhiều so với tấm thép của bình nhiên liệu bằng cách đặt các vật liệu thấm từ tính cao (như tấm thép silicon) trên thành bên trong của bình nhiên liệu, buộc thông lượng từ tính rò rỉ để tích cực đi ra khỏi thân xe tăng và cô đặc qua lớp che chắn. Quá trình này về cơ bản là sự chọn lọc tự nhiên của thông lượng từ tính - Theo quy luật "giảm thiểu điện trở từ", từ trường rò rỉ được nắm bắt một cách hiệu quả bởi tấm thép silicon, do đó làm giảm đáng kể tổn thất dòng điện xoáy trong thành bình chứa nhiên liệu và tránh nguy cơ bị quá nóng cục bộ. Đồng thời, với tư cách là một shunt từ tính bị ràng buộc mạnh mẽ, tấm chắn từ tính khóa thông lượng từ tính rò rỉ khuếch tán bên trong chính nó để tạo thành một vòng kín, làm suy yếu đáng kể cường độ từ trường đi lạc bên ngoài bình nhiên liệu (đặc biệt là khu vực mở và hàn) và loại bỏ nhiễu điện từ vào thiết bị xung quanh. Chi phí là lớp che chắn tạo ra độ trễ và tổn thất dòng điện do mang thông lượng từ tính (có thể được tối ưu hóa thông qua việc lựa chọn mức thấp - mất thép silicon và thiết kế phân tán nhiệt).

Che chắn điện từ

Che chắn điện từ cũng được sử dụng để che chắn bể dầu của các máy biến áp công suất - lớn, đặc biệt là bể chứa dầu gần các khách hàng tiềm năng lớn.
Phá che điện từ sử dụng dòng điện xoáy trong các tấm dẫn điện để phân phối lại thông lượng rò rỉ. Chức năng của nó là tăng điện trở từ của bộ phận che chắn điện từ, do đó, thành phần thông lượng rò rỉ của phần che chắn điện từ bị giảm, do đó làm giảm dòng điện xoáy và mật độ mất dòng điện trong bể dầu.
Vì có các dòng điện xoáy trong che chắn điện từ, nên có những tổn thất trong việc che chắn điện từ, do đó, mất dầu là tổng số tổn thất trong thành bình dầu và sự mất mát trong che chắn điện từ.
Nói chung, khi sử dụng các tấm nhôm làm che chắn điện từ, độ dày của các tấm nhôm là khoảng 8 mm; Khi sử dụng các tấm đồng làm che chắn điện từ, độ dày của các tấm đồng là khoảng 4mm.
Do việc che chắn điện từ có phản ứng dòng điện xoáy, việc che chắn điện từ sẽ làm giảm thành phần xuyên tâm của thông lượng rò rỉ, không chỉ làm giảm mất bình dầu mà còn làm giảm sự mất dòng điện xoáy của dòng rò xuyên tâm của cuộn dây. Ảnh hưởng của việc sử dụng che chắn từ tính và che chắn điện từ để giảm tổn thất bổ sung được thể hiện trong bảng và tổng tổn thất bổ sung khi sử dụng che chắn từ tính là 100% để so sánh.

Nguyên tắc che chắn điện từ

Hiện tại hiện tại chống - từ tính: vật liệu kim loại có độ dẫn điện tốt (như đồng, nhôm, v.v.) được sử dụng làm khiên ở cổng bể dầu. Khi máy biến áp đang chạy, từ trường xen kẽ sẽ tạo ra dòng điện xoáy trong các vật liệu dẫn điện này. Theo luật của Lenz, dòng điện xoáy sẽ tạo ra một từ trường theo hướng ngược lại của từ trường ban đầu. Từ trường ngược này có thể bù một phần của từ trường ban đầu, do đó làm suy yếu từ trường và giảm rò rỉ từ trường thông qua cổng bể dầu.

Chấm dứt điện trường và trung hòa điện tích: Sau khi tấm chắn điện được nối đất, nó có thể chấm dứt điện trường trên bề mặt của dây dẫn. Bởi vì điện trường được tạo ra bởi mạch tiềm năng - cao sẽ gây ra các khoản phí trong khiên, các điện tích gây ra này đi vào mặt đất thông qua điểm nối đất, do đó trung hòa các điện tích trên bề mặt của dây dẫn, triệt tiêu giao thoa giao nhau của điện trường.

Sự khác biệt chính giữa che chắn từ tính và che chắn điện từ có thể được lấy từ tác động đến từ trường rò rỉ từ tính. Khi sử dụng che chắn từ tính, xem Hình 3, đường chính của dòng từ rò rỉ là chiều cao của cuộn dây và chiều dài đường không khí của đường xuyên tâm. Vật liệu sắt từ ít ảnh hưởng đến phân bố từ thông do tính thấm từ cao của chúng. Từ quan điểm của tính toán mạch từ tính và từ trường, có thể xem xét rằng phân bố từ thông là một mạch từ tính từ tính cố định. Thêm che chắn từ tính bên trong bể dầu về cơ bản không ảnh hưởng đến sự phân bố từ thông.
Đây cũng là trường hợp trong thực tế. Các thí nghiệm đã xác nhận rằng việc sử dụng che chắn từ tính không có tác dụng đối với trở kháng mạch ngắn - của máy biến áp, nghĩa là lượng thông lượng từ tính không thay đổi; Tuy nhiên, từ trường rò rỉ của che chắn điện từ gần dòng điện lớn là khác nhau. Sau khi thêm che chắn điện từ vào thành bình dầu, dòng xoáy của che chắn điện từ sẽ bù đắp từ thông rò rỉ được tạo ra bởi dòng điện lớn, làm giảm thông lượng từ rò rỉ của chì. Đây là một ampe cố định - từ trường từ tính và dòng điện xoáy làm giảm thông lượng từ rò rỉ.