هسته ترانسفورماتور غوطه ور در روغن: کلید توزیع کارآمد نیرو

در دنیای مدرن، الکتریسیته نقشی اساسی در تامین انرژی خانه ها، مشاغل و صنایع ایفا می کند. یکی از قهرمانان گمنام سیستم توزیع برق جهانی، ترانسفورماتور غوطه ور در روغن است - یک جزء حیاتی برای اطمینان از اینکه انرژی الکتریکی به طور موثر در فواصل وسیع منتقل می شود. در میان بسیاری از بخش های یک ترانسفورماتور، هسته ترانسفورماتور غوطه ور در روغن به عنوان یک عنصر حیاتی که مسئول حفظ بهره وری انرژی، قابلیت اطمینان و ایمنی در شبکه توزیع برق است، برجسته می شود.
خود هسته معمولاً از ورقه های چند لایه فولاد الکتریکی ساخته می شود - ماده ای که به دلیل نفوذپذیری مغناطیسی بالا و اتلاف انرژی کم انتخاب می شود. فرآیند لایه‌بندی به کاهش جریان‌های گردابی کمک می‌کند، که در غیر این صورت می‌تواند باعث اتلاف انرژی و تولید گرما در هسته شود. ورق ها معمولاً با یک لایه نازک عایق پوشانده می شوند تا از اتصال کوتاه جلوگیری شود.
عملکرد اولیه از هسته ترانسفورماتور حمل شار مغناطیسی تولید شده توسط جریان متناوب (AC) است که از سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور می گذرد. هسته به طور موثر میدان مغناطیسی را به سیم پیچ ثانویه هدایت می کند و امکان تبدیل انرژی الکتریکی از یک سطح ولتاژ به سطح دیگر را فراهم می کند.
هنگامی که الکتریسیته از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی باید به طور موثر به سیم پیچ ثانویه منتقل شود تا ولتاژ ایجاد کند و برق را به بار برساند.

هسته، ساخته شده از مواد با نفوذپذیری بالا، برای هدایت شار مغناطیسی با حداقل تلفات طراحی شده است. هسته غوطه‌ور در روغن با کاهش تلفات الکتریکی و اطمینان از انتقال روان انرژی بین سیم‌پیچ‌ها، کارایی این فرآیند را افزایش می‌دهد.
هسته ترانسفورماتور در روغن عایق غوطه ور است که به عنوان یک عامل خنک کننده برای جذب گرمای تولید شده توسط جریان های الکتریکی در ترانسفورماتور عمل می کند. روغن در اطراف هسته و سیم پیچ ها گردش می کند و به دفع گرما و حفظ دمای عملیاتی ایمن کمک می کند. علاوه بر این، روغن عایق الکتریکی را فراهم می کند و از اتصال کوتاه یا خرابی ناشی از قوس الکتریکی جلوگیری می کند.
روغن گرمای تولید شده در طول فرآیند تبدیل انرژی را جذب می کند و به تنظیم دمای ترانسفورماتور کمک می کند. روغن خنک شده اغلب به وسیله همرفت طبیعی یا پمپ روغن به گردش در می آید تا اطمینان حاصل شود که گرما به طور یکنواخت توزیع می شود و هسته و سیم پیچ ها بیش از حد گرم نمی شوند.
هسته‌های ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن مزایای متعددی نسبت به انواع دیگر طرح‌های ترانسفورماتور دارند، و آنها را به گزینه‌ای ارجح برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت و ولتاژ بالا مورد استفاده در سیستم‌های تولید و توزیع برق تبدیل می‌کند:
سیستم غوطه وری روغن خنک کننده موثری را فراهم می کند که برای حفظ عملکرد بهینه و طول عمر ترانسفورماتور بسیار مهم است. ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن با حفظ هسته و سیم‌پیچ‌ها در دمای پایدار می‌توانند ظرفیت‌های بار بالاتر را بدون گرم شدن بیش از حد تحمل کنند.
روغن به عنوان یک عایق عالی عمل می کند و عایق الکتریکی بین سیم پیچ ها و هسته را ایجاد می کند. این امر خطر خطاهای الکتریکی مانند اتصال کوتاه یا خطای زمین را کاهش می دهد و ایمنی عملیاتی ترانسفورماتور را افزایش می دهد.
استفاده از فولاد با کیفیت بالا برای هسته ترانسفورماتور تلفات انرژی ناشی از جریان های گردابی و پسماند را کاهش می دهد، در حالی که غوطه وری روغن با ایجاد یک محیط خنک کننده صاف و پایدار، تلفات اضافی را به حداقل می رساند.
خواص خنک کنندگی روغن نه تنها از گرمای بیش از حد جلوگیری می کند بلکه به حفظ یکپارچگی ساختاری ترانسفورماتور نیز کمک می کند. با به حداقل رساندن اثرات چرخه حرارتی و تنش الکتریکی، ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن می توانند عمر مفید بیشتری نسبت به سایر طرح ها داشته باشند.
فرآیند غوطه وری روغن نیز به ایمنی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور کمک می کند. در صورت بروز خطا، روغن به خاموش کردن قوس الکتریکی کمک می کند و از آسیب به هسته و سیم پیچ ها جلوگیری می کند. علاوه بر این، روغن یک محیط مقاوم در برابر آتش را فراهم می کند و ایمنی ترانسفورماتور را بیشتر می کند.
با توجه به سیستم خنک کننده کارآمد و عایق ارائه شده توسط روغن، ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن می توانند ظرفیت های بزرگ تری را تحمل کنند و آنها را برای استفاده در نیروگاه ها، پست ها و کاربردهای صنعتی ایده آل می کند.
ساخت یک هسته ترانسفورماتور غوطه ور در روغن یک فرآیند پیچیده است که شامل چندین مرحله برای تضمین بالاترین کیفیت، کارایی و ایمنی است. در اینجا عناصر کلیدی ساخت آن آمده است:
هسته از لایه‌های نازک فولاد الکتریکی با عیار بالا ساخته شده است که برای به حداقل رساندن تلفات هسته و بهبود بازده مغناطیسی پردازش می‌شود. این لایه‌ها روی هم چیده می‌شوند تا هسته را تشکیل دهند و عایق بین لایه‌ها به کاهش تاثیر جریان‌های گردابی کمک می‌کند.
هسته ترانسفورماتور در روغن معدنی یا گاهی اوقات روغن مصنوعی غوطه ور می شود که هم به عنوان خنک کننده و هم به عنوان عایق الکتریکی عمل می کند. روغن به دقت فیلتر می شود تا از خلوص اطمینان حاصل شود و از آلودگی جلوگیری شود که می تواند منجر به کاهش عملکرد ترانسفورماتور شود.
سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور، که معمولاً از سیم مسی یا آلومینیومی ساخته می‌شوند، در اطراف هسته قرار می‌گیرند. سیم پیچ ها عایق الکتریکی هستند و اجزای کلیدی هستند که به انتقال انرژی الکتریکی بین مدارهای اولیه و ثانویه کمک می کنند.
هسته ترانسفورماتور، همراه با سیم پیچ ها، در یک مخزن مهر و موم شده است که روغن عایق را نگه می دارد. مخزن به گونه ای طراحی شده است که در برابر فشار ناشی از انبساط روغن مقاومت کند و از نشتی جلوگیری کند و اطمینان حاصل کند که ترانسفورماتور کاملاً در روغن غوطه ور می شود.
روغن در داخل مخزن به گردش در می آید، اغلب با کمک یک پمپ روغن یا از طریق همرفت طبیعی. مبدل های حرارتی یا رادیاتورها نیز ممکن است برای کمک به خنک کردن روغن و حفظ ترانسفورماتور در دمای کاری صحیح استفاده شوند.
ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن در طیف گسترده ای از کاربردها، به ویژه در مواردی که ولتاژهای بالا و بارهای قدرت زیاد درگیر هستند، استفاده می شود. برخی از برنامه های کاربردی رایج عبارتند از:
ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن در نیروگاه‌ها و پست‌هایی که برای افزایش یا کاهش سطوح ولتاژ برای انتقال کارآمد نیرو در فواصل طولانی استفاده می‌شوند، بسیار مهم هستند.
کارخانه‌ها و کارخانه‌های صنعتی که به مقدار زیادی انرژی الکتریکی نیاز دارند، برای توزیع ایمن و کارآمد برق به ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن متکی هستند.
ستون فقرات شبکه برق متشکل از ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن است که انتقال روان نیرو از نیروگاه های تولید به شبکه های توزیع را تسهیل می کند.
با رشد بخش انرژی های تجدیدپذیر، ترانسفورماتورهای غوطه ور در نفت در نیروگاه های بادی و خورشیدی برای مدیریت فرآیندهای تبدیل و توزیع انرژی استفاده می شوند.