Каковы механические напряжения на большом трансформаторе сил во время работы?

Каковы механические напряжения на большом трансформаторе сил во время работы?

Будучи поставщиком крупных энергетических трансформаторов, я был свидетелем воочию в сложном взаимодействии сил и стрессов, которые эти важные части оборудования терпят во время работы. Понимание этих механических напряжений имеет жизненно важное значение для обеспечения надежности, долговечности и безопасности трансформаторов электроэнергии в различных электрических системах.

1. Электромагнитные силы

Одним из основных источников механического напряжения в крупных трансформаторах электромагнитных сил является электромагнитные силы. Когда чередовый ток протекает через обмотки трансформатора, он создает магнитное поле. Взаимодействие между магнитным полем и током - переносными проводниками генерирует электромагнитные силы.

Эти силы пропорциональны квадрату тока, протекающего через обмотки. Во время нормальной работы электромагнитные силы являются относительно стабильными. Однако в случае короткой схемы ток может значительно увеличиваться, иногда достигая в несколько раз превышает номинальный ток. Например, в сценарии неисправности ток короткого схемы может привести к тому, что электромагнитные силы поднимаются до чрезвычайно высоких уровней.

Радиальные и осевые электромагнитные силы действуют на обмотки трансформатора. Радиальные силы имеют тенденцию толкать обмотки наружу или внутрь, в зависимости от направления тока и магнитного поля. Осевые силы, с другой стороны, действуют вдоль оси обмоток. Чрезмерные радиальные силы могут привести к деформированию обмоток, что приводит к повреждению изоляции и потенциальным коротким цепям в обмотках. Осевые силы могут привести к тому, что обмотки сдвигаются оси, что также может повредить изоляцию и механические опорные структуры.

Чтобы противостоять этим силам, мы разрабатываем нашиТрансформаторы напряжения питанияс надежными извилистыми структурами. Мы используем проводники с высокой прочностью и тщательно разработанные изоляционные материалы, чтобы гарантировать, что обмотки могут противостоять механическим напряжениям, вызванным электромагнитными силами. Кроме того, мы проводим подробное моделирование электромагнитного поля во время фазы проектирования, чтобы точно предсказать силы и оптимизировать конфигурацию обмотки.

2. Тепловые напряжения

Тепловые напряжения являются еще одним важным фактором, влияющим на большие трансформаторы. Во время работы трансформаторы электроэнергии генерируют тепло из -за потерь в обмотках (потери меди) и ядра (потери железа). Сгенерированное тепло должно быть рассеивается для поддержания температуры трансформатора в безопасных пределах.

Тем не менее, неравномерное нагревание может возникнуть внутри трансформатора. Например, внутренние слои обмоток могут испытывать более высокие температуры, чем наружные слои из -за более высокой плотности тока и термического сопротивления изоляции. Эта разница температуры создает различия в термическом расширении между различными частями трансформатора.

По мере того, как материалы расширяются и сокращаются с изменениями температуры, индуцируются тепловые напряжения. Эти напряжения могут вызвать механическую деформацию обмоток, ядра и других компонентов. Со временем повторяющийся термоциклирование может привести к усталости в материалах, уменьшая их механическую прочность. Например, изоляционные материалы могут взломать или расслоться из -за тепловых напряжений, которые могут поставить под угрозу электрические изоляционные свойства трансформатора.

Чтобы управлять тепловыми напряжениями, мы включаем эффективные системы охлаждения в наши трансформаторы. Наш160 кВА нефть погруженоиспользует масло в качестве охлаждающей жидкости. Масло циркулирует через трансформатор, поглощая тепло от обмоток и ядра и передавая его в радиатор. Мы также разрабатываем структуру трансформатора, чтобы обеспечить как можно больше равномерного распределения тепла, уменьшая различия в температуре внутри трансформатора.

3. Вибрация и акустические напряжения

Вибрация и акустические напряжения также могут влиять на механическую целостность крупных трансформаторов. Электромагнитные силы, упомянутые ранее, могут привести к вибрированию обмоток и сердечника. Кроме того, охлаждающие вентиляторы и насосы в системе охлаждения трансформатора могут генерировать вибрации.

Эти вибрации могут передаваться по всей структуре трансформатора, вызывая износ на компонентах. Со временем непрерывная вибрация может ослабить соединения, изоляцию повреждения и даже привести к разрушению механических опорных структур. Акустические напряжения связаны с шумом, генерируемым трансформатором. Вибрация обмоток и ядра вызывает звуковой шум, который может вызвать нагрузку на изоляционные материалы и другие компоненты, особенно в долгосрочной работе.

Чтобы смягчить вибрацию и акустические напряжения, мы используем вибрацию - демпфирующие материалы в конструкции наших трансформаторов. Мы также тщательно сбалансируем вращающиеся части системы охлаждения, чтобы снизить уровень вибрации. Для нашего11 кВ/33 кВ литой смолы сухой тип трансформатор питания, мы проектируем смолу - литые обмотки, чтобы иметь высокую механическую жесткость, что помогает уменьшить вибрацию и генерацию шума.

4. Внешние силы

Внешние силы также могут действовать на крупных трансформаторах. Во время транспортировки трансформатор может быть подвергнут ударам и вибрациям. Неправильная обработка во время установки также может нанести механический повреждение. Кроме того, факторы окружающей среды, такие как землетрясения, высокие условия ветра и наводнения, могут оказывать внешние силы на трансформатор.

Землетрясения могут генерировать сильные наземные движения, которые могут привести к перемещению или наконечникам трансформатора. Высокие ветровые силы могут оказывать давление на корпус трансформатора, потенциально деформируя его. Наводнение может повредить электрическую изоляцию трансформатора и механические компоненты.

Чтобы защитить наши трансформаторы от внешних сил, мы разрабатываем их сильными корпусами и механическими опорными структурами. Мы проводим сейсмический анализ во время процесса проектирования, чтобы гарантировать, что трансформатор может противостоять ожидаемым сейсмическим силам. Наши трансформаторы также предназначены для того, чтобы быть устойчивыми к условиям с высоким содержанием ветра и наводнения, с надлежащими мерами уплотнения и гидроизоляции.

Заключение

В заключение, крупные энергосистемы подвергаются множеству механических напряжений во время работы, включая электромагнитные силы, тепловые напряжения, вибрации и акустические напряжения и внешние силы. Как поставщик крупных трансформаторов, мы учитываем эти напряжения на каждом этапе процесса проектирования, производства и установки.

Используя передовые методы проектирования, высококачественные материалы и эффективные системы охлаждения и защиты, мы гарантируем, что наши трансформаторы могут противостоять этим механическим напряжениям и обеспечивать надежное обслуживание в течение многих лет. Если вам нужен большой трансформатор, который может соответствовать вашим конкретным требованиям и противостоять суровости работы, мы приглашаем вас связаться с нами для закупок и технических обсуждений. Мы стремимся предоставить вам лучшие трансформаторы Power -Class и отличное обслуживание клиентов.

Ссылки

• Gross, GW, & McPherson, G. (1998). Анализ и проектирование энергосистемы. PWS Publishing.
• Чепмен, SJ (2012). Основы электрического механизма. МакГроу - Хилл.
• El - Hawary, Me (2008). Руководство по электротехнике. CRC Press.