Wat is de functie van de kern in een in olie ondergedompelde transformator?

In het energiesysteem is de in olie ondergedompelde transformator een belangrijk elektrisch apparaat dat wordt gebruikt om stroomconversie tussen verschillende spanningsniveaus te bereiken. In de interne structuur van de transformator is de ijzeren kern een van de kerncomponenten die de prestaties, efficiëntie en stabiliteit bepalen.

1. De basisfunctie van de ijzeren kern
De belangrijkste functie van de in olie ondergedompelde transformator scheurde is het overbrengen van vermogen tussen de primaire wikkeling en de secundaire wikkeling via het principe van elektromagnetische inductie. De ijzeren kern is het belangrijkste medium in dit energieomzettingsproces.

1. Zorg voor een magnetisch fluxpad
De primaire functie van de ijzeren kern is het verschaffen van een kanaal met lage magnetische weerstand voor de magnetische flux van de transformator. Wanneer de stroom door de primaire wikkeling vloeit, wordt een magnetisch wisselveld gegenereerd, en deze magnetische fluxen stromen door de ijzeren kern en veroorzaken spanning in de secundaire wikkeling. Het bestaan ​​van de ijzeren kern verbetert de efficiëntie van de magnetische koppeling aanzienlijk.

2. Verminder energieverlies
Vergeleken met lucht is de magnetische permeabiliteit van het ijzeren kernmateriaal (zoals koudgewalste siliciumstaalplaat) veel hoger, wat de magnetische flux effectief kan concentreren en het magnetische lekverschijnsel kan verminderen, waardoor het energieverlies aanzienlijk wordt verminderd en de efficiëntie van de transformator wordt verbeterd.

3. Stabiliteit van de ondersteuningsstructuur
De ijzeren kern is niet alleen een magnetisch fluxpad, maar ook een mechanische ondersteuningsstructuur voor de gehele wikkeling. Het is bestand tegen de elektromagnetische kracht tijdens kortsluiting en handhaaft de stabiliteit van de interne structuur van de transformator.

2. Materiaal en structuur van de ijzeren kern

1. Materiaalkeuze
De ijzeren kern is meestal gemaakt van **koudgewalste georiënteerde siliciumstaalplaten (CRGO)** met hoge magnetische permeabiliteit en laag verlies. Siliciumstaal bevat 2% tot 3% silicium, wat de magnetische permeabiliteit aanzienlijk kan vergroten en wervelstroomverlies kan verminderen.

2. Lamineringsstructuur (laminering)
Om wervelstroomverlies (Eddy Current Loss) te verminderen, bestaat de ijzeren kern niet uit één geheel, maar uit lagen dunne platen, gescheiden door isolerende verf. De typische dikte is 0,23 mm of 0,27 mm.

3. Structurele vorm
Veel voorkomende ijzeren kernvormen van in olie ondergedompelde transformatoren zijn:

Kernstructuur (Kerntype): De wikkeling omringt de ijzeren kern;

Shell-structuur (Shell-type): De ijzeren kern omringt de wikkeling;

Driefasige driekolomsstructuur: vaak gebruikt in driefasige transformatoren om het materiaalverbruik en het energieverbruik te verminderen.

3. Elektromagnetische eigenschappen van ijzeren kern en transformatorefficiëntie
De kwaliteit van de ijzeren kern heeft rechtstreeks invloed op de prestaties van de transformator, vooral in de volgende aspecten:

1. Kernverlies
Het omvat hysteresisverlies en wervelstroomverlies, de belangrijkste bronnen van verlies wanneer de transformator onbelast is. Hoogwaardige siliciumstaalplaten kunnen dit deel van het verlies aanzienlijk verminderen.

2. Verzadigingsprobleem van de magnetische flux
De ijzeren kern heeft een bepaalde magnetische fluxdraaglimiet. Wanneer deze limiet wordt overschreden (d.w.z. magnetische verzadiging), zal de geïnduceerde spanning niet langer lineair veranderen en warmtestijging en elektrische storingen veroorzaken. Daarom moet tijdens het ontwerp rekening worden gehouden met een redelijke magnetische fluxdichtheid (doorgaans geregeld op 1,5 ~ 1,7 T).

3. Magnetische controle over lekkage
Lekkage van de magnetische flux zal leiden tot verminderde inductie-efficiëntie, lokale oververhitting en zelfs interferentie met omringende apparatuur. Het optimaliseren van de vorm van de ijzeren kern en de opstelling van de wikkelingen kan de impact van lekkage van magnetische flux helpen verminderen.

4. Samenwerking tussen ijzeren kern en olie-ondergedompeld koelsysteem
In olie-ondergedompelde transformatoren speelt transformatorolie zowel een isolerende rol als wordt deze gebruikt om warmtegenererende componenten te koelen. De ijzeren kern zal veel warmte genereren als gevolg van frequente magnetische fluxveranderingen, dus transformatorolie is nodig om de warmte af te voeren.

Olie stroomt door de opening van de kern, waardoor de warmte effectief wordt afgevoerd;

Verbeter de koelefficiëntie door middel van een geforceerd oliecirculatiesysteem;

Zorg voor volledig contact en isolatie tussen de kern en het olie-isolatiemateriaal.

5. Sleuteltechnologieën in de kernproductie

1. Snij- en stapeltechnologie
De kernstukken moeten nauwkeurig worden gesneden om geometrische consistentie te garanderen. Het stapelproces maakt gebruik van technologieën zoals "step lap" en "staggered stacking" om magnetische weerstand en gaten effectief te verminderen.

2. Anti-geluidsontwerp
De kern zal ruis genereren als gevolg van het magnetostrictieve effect onder hoogfrequente wisselende magnetische velden, wat "zoemen" wordt genoemd. Om geluid te verminderen, is het noodzakelijk om:

Controleer strikt de opening tussen de kernen;

Gebruik een anti-vibratiestructuur en oliepads;

Gebruik "volledig afgeschuinde verbindingen" of "45° overlap" om trillingen te verminderen.

6. Veelvoorkomende fouten en onderhoudspunten
Tijdens langdurig gebruik kan de ijzeren kern de volgende problemen hebben:

Lokale oververhitting: kan worden veroorzaakt door slecht contact of kortsluiting van de ijzeren kern;

Losse ijzeren kern: veroorzaakt meer geluid en de beugel moet worden vastgedraaid;

Gedeeltelijke ontlading of defect: meestal veroorzaakt door defecte isolatie of olievervuiling.

Preventieve maatregelen omvatten:

Regelmatige infraroodtemperatuurmeting om de temperatuurverdeling van de ijzeren kern te controleren;

Oliekwaliteitsanalyse om de isolatiesterkte te garanderen;

Online gedeeltelijke ontladingsdetectie om de bedrijfsstatus te bepalen.

Als kerncomponent van de olie-ondergedompelde transformator heeft de ijzeren kern meer functies dan alleen "magnetische geleiding". Het speelt meerdere rollen, zoals het geleiden van magnetische flux, het verminderen van verliezen, het ondersteunen van structuren en het verbeteren van de stabiliteit. Het is een sleutelfactor bij het bepalen van de prestaties, levensduur en veiligheid van de transformator. Terwijl het energiesysteem zich ontwikkelt in de richting van hoge spanning, grote capaciteit, energiebesparing en milieubescherming, evolueren het materiaal en het ontwerp van de ijzeren kern ook voortdurend, waardoor een solide basis wordt gelegd voor de efficiënte werking van de transformator.