چگونه اتلاف هسته را در ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن کاهش دهیم؟

از دست دادن هسته (یا از دست دادن بدون بار) یک پارامتر بازده حیاتی است ترانسفورماتورهای روغنی پاره شد ، به طور مستقیم بر مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی تأثیر می گذارد. این تلفات عمدتاً شامل تلفات پسماند و تلفات جریان گردابی است که به دلیل شار مغناطیسی متناوب در هسته ترانسفورماتور ایجاد می شود.

1. درک Core Loss در ترانسفورماتورها
الف. انواع از دست دادن هسته
از دست دادن هیسترزیس

ناشی از تنظیم مجدد دامنه مغناطیسی در ماده هسته.

به خواص مواد هسته و چگالی شار مغناطیسی (B) بستگی دارد.

از دست دادن جریان گردابی

جریان های گردشی القایی در لایه های هسته.

با لایه های نازک تر و مواد هسته با مقاومت بالا کاهش می یابد.

ب. تاثیر از دست دادن هسته
دمای عملیاتی را افزایش می دهد و عمر عایق را کاهش می دهد.

راندمان انرژی را کاهش می دهد و منجر به افزایش هزینه های برق می شود.

ممکن است باعث ایجاد نقاط داغ موضعی شود و پیری را تسریع کند.

2. روش های کلیدی برای کاهش از دست دادن هسته
الف. انتخاب مواد اصلی را بهینه کنید

بهترین انتخاب:

فولاد Hi-B CRGO بهترین تعادل بین هزینه و عملکرد را ارائه می دهد.

هسته های آمورف برای ترانسفورماتورهای با راندمان فوق العاده (به عنوان مثال، شبکه های هوشمند) ایده آل هستند.

ب. از لمینیت های تینر و عایق استفاده کنید
لایه های نازک تر (0.23mm - 0.30mm) جریان گردابی را کاهش می دهند.

پوشش های عایق شده (درجات C3، C5، یا C6) کوتاهی بین لایه ها را به حداقل می رساند.

ج. طراحی و چیدمان هسته را بهبود بخشید
اتصال مرحله ای

شکاف های هوا و نشت شار در مفاصل را کاهش می دهد.

جریان مغناطیسی و تلفات هیسترزیس را کاهش می دهد.

گوشه های میترد (برش های 45 درجه)

جریان شار مغناطیسی را بهبود می بخشد و تلفات موضعی را کاهش می دهد.

هندسه هسته بهینه

هسته های دایره ای یا پلکانی طول مسیر شار را به حداقل می رساند.

D. کاهش چگالی شار (B) در طراحی
عملکرد در چگالی شار کمتر (1.5T - 1.7T به جای 1.8T) از دست دادن هیسترزیس را کاهش می دهد.

مبادله: به اندازه هسته بزرگتر نیاز دارد و هزینه مواد را افزایش می دهد.

E. ساخت و مونتاژ دقیق
فشار بستن محکم از لرزش و شکاف های بین لایه ای جلوگیری می کند.

برای حفظ خواص مغناطیسی، از تنش مکانیکی در حین برش/انباشتگی اجتناب کنید.

هسته های لیزری تراز حوزه مغناطیسی را بهبود می بخشند.

F. از روغن ترانسفورماتور با کیفیت بالا استفاده کنید
روغن با ویسکوزیته کم و رسانایی حرارتی بالا خنک کننده را بهبود می بخشد.

بازدارنده های اکسیداسیون از تشکیل لجن جلوگیری می کنند و کارایی را حفظ می کنند.

ز. بهترین شیوه های عملیاتی
از شرایط اضافه ولتاژ اجتناب کنید (تلفات هسته را به صورت تصاعدی افزایش می دهد).

آزمایش منظم روغن (DGA، محتوای رطوبت) برای جلوگیری از تخریب عایق.

ترانسفورماتورها را به طور بهینه بارگذاری کنید (اتلاف هسته ثابت است، اما راندمان با بار بهبود می یابد).

3. تکنیک های پیشرفته برای کاهش تلفات هسته
الف. هسته های نانو کریستالی (روند آینده)
تلفات کمتر از فلزات بی شکل (~0.1 W/kg).

چگالی شار اشباع بالاتر (1.2T) نسبت به Metglas.

ب. پیش‌بینی تلفات هسته با کمک هوش مصنوعی
مدل‌های یادگیری ماشین، طراحی هسته را قبل از ساخت بهینه می‌کنند.

ج. مواد هسته هیبریدی
ترکیب CRGO با آلیاژهای آمورف برای تعادل هزینه و عملکرد.

4. مطالعه موردی: کاهش تلفات هسته در یک ترانسفورماتور 50MVA

غذای کلیدی:

بهبود طراحی ارتقاء مواد به طور قابل توجهی تلفات را کاهش می دهد.

5. نتیجه گیری و پیشنهادات
خلاصه ای از بهترین روش ها
از فولاد Hi-B CRGO برای هزینه و عملکرد متعادل استفاده کنید.
لمینیت های نازک تر (0.23mm-0.30mm) با پوشش عایق.
هندسه هسته را بهینه کنید (مفاصل پله ای، گوشه های میله).
کنترل چگالی شار (1.5T-1.7T) برای به حداقل رساندن از دست دادن هیسترزیس.
ساخت دقیق برای جلوگیری از استرس مکانیکی.
روغن ترانسفورماتور با کیفیت بالا برای خنک سازی بهتر.

توصیه نهایی
برای ترانسفورماتورهای جدید، روی طراحی مرحله ای Hi-B CRGO سرمایه گذاری کنید.
برای ترانسفورماتورهای موجود، از نگهداری مناسب و کیفیت روغن اطمینان حاصل کنید.

با اجرای این استراتژی ها، تولیدکنندگان و اپراتورها می توانند کارایی را افزایش دهند، هزینه های انرژی را کاهش دهند و طول عمر ترانسفورماتور را افزایش دهند.

چشم انداز آینده:

هسته های آمورف/نانو کریستالی ممکن است بر ترانسفورماتورهای با راندمان بالا نسل بعدی تسلط داشته باشند.

فناوری دوقلوی دیجیتال نظارت بر تلفات هسته را در زمان واقعی امکان پذیر می کند.