Hva er funksjonen til kjernen i en oljenedsenket transformator?

I kraftsystemet er den oljenedsenkede transformatoren en viktig elektrisk enhet som brukes for å oppnå strømkonvertering mellom ulike spenningsnivåer. I transformatorens indre struktur er jernkjernen en av kjernekomponentene som bestemmer ytelsen, effektiviteten og stabiliteten.

1. Den grunnleggende funksjonen til jernkjernen
Hovedfunksjonen til oljenedsenket transformator rev er å overføre kraft mellom primærviklingen og sekundærviklingen gjennom prinsippet om elektromagnetisk induksjon. Jernkjernen er nøkkelmediet i denne energikonverteringsprosessen.

1. Gi en magnetisk fluksbane
Den primære funksjonen til jernkjernen er å gi en lav magnetisk motstandskanal for den magnetiske fluksen til transformatoren. Når strømmen går gjennom primærviklingen, genereres et vekslende magnetfelt, og disse magnetiske fluksene strømmer gjennom jernkjernen og induserer spenning i sekundærviklingen. Eksistensen av jernkjernen forbedrer den magnetiske koblingseffektiviteten betydelig.

2. Reduser energitapet
Sammenlignet med luft er den magnetiske permeabiliteten til jernkjernematerialet (som kaldvalset silisiumstålplate) mye høyere, noe som effektivt kan konsentrere den magnetiske fluksen og redusere det magnetiske lekkasjefenomenet, og dermed redusere energitapet betydelig og forbedre effektiviteten til transformatoren.

3. Støttestruktur stabilitet
Jernkjernen er ikke bare en magnetisk fluksbane, men også en mekanisk støttestruktur for hele viklingen. Den kan motstå den elektromagnetiske kraften under kortslutning og opprettholde stabiliteten til transformatorens indre struktur.

2. Materiale og struktur av jernkjernen

1. Materialvalg
Jernkjernen er vanligvis laget av **kaldvalsede orienterte silisiumstålplater (CRGO)** med høy magnetisk permeabilitet og lavt tap. Silisiumstål inneholder 2 % til 3 % silisium, noe som kan øke den magnetiske permeabiliteten betraktelig og redusere virvelstrømstap.

2. Lamineringsstruktur (laminering)
For å redusere virvelstrømstap (Eddy Current Loss) er ikke jernkjernen en hel blokk, men er satt sammen av lag med tynne plater adskilt av isolerende maling. Typisk tykkelse er 0,23 mm eller 0,27 mm.

3. Strukturell form
Vanlige jernkjerneformer for oljenedsenkede transformatorer er:

Kjernestruktur (Core Type): Viklingen omgir jernkjernen;

Skallstruktur (Shell Type): Jernkjernen omgir viklingen;

Tre-fase tre-kolonne struktur: ofte brukt i tre-fase transformatorer for å redusere materialforbruk og energiforbruk.

3. Elektromagnetiske egenskaper av jernkjerne og transformatoreffektivitet
Kvaliteten på jernkjernen påvirker direkte ytelsen til transformatoren, spesielt i følgende aspekter:

1. Kjernetap
Det inkluderer tap av hysterese og virvelstrømstap, som er hovedkildene til tap når transformatoren er avlastet. Høykvalitets silisiumstålplater kan i stor grad redusere denne delen av tapet.

2. Magnetisk fluksmetningsproblem
Jernkjernen har en viss magnetisk fluksbæregrense. Når denne grensen overskrides (dvs. magnetisk metning), vil den induserte spenningen ikke lenger endres lineært, og vil forårsake varmestigning og elektrisk feil. Derfor bør en rimelig magnetisk flukstetthet (vanligvis kontrollert til 1,5~1,7 T) vurderes under design.

3. Lekkasje magnetisk kontroll
Lekkasjemagnetisk fluks vil føre til redusert induksjonseffektivitet, lokal overoppheting og til og med interferens med omkringliggende utstyr. Optimalisering av formen på jernkjernen og arrangementet av viklingene kan bidra til å redusere virkningen av lekkasjemagnetisk fluks.

4. Samarbeid av jernkjerne og oljenedsenket kjølesystem
I oljenedsenkede transformatorer spiller transformatorolje både en isolerende rolle og brukes til å kjøle varmegenererende komponenter. Jernkjernen vil generere mye varme på grunn av hyppige magnetiske fluksendringer, så transformatorolje er nødvendig for å ta varmen bort.

Olje strømmer gjennom gapet i kjernen, og tar effektivt bort varmen;

Forbedre kjøleeffektiviteten gjennom tvunget oljesirkulasjonssystem;

Sørg for full kontakt og isolasjon mellom kjernen og oljeisolasjonsmaterialet.

5. Nøkkelteknologier i kjerneproduksjon

1. Kutte- og stablingsteknologi
Kjernestykkene må kuttes nøyaktig for å sikre geometrisk konsistens. Stableprosessen bruker teknologier som "step lap" og "staggered stacking" for å effektivt redusere magnetisk motstand og gap.

2. Anti-støy design
Kjernen vil generere støy på grunn av den magnetostriktive effekten under høyfrekvente vekslende magnetiske felt, som kalles "summing". For å redusere støy er det nødvendig å:

Strengt kontroller gapet mellom kjernene;

Bruk antivibrasjonsstruktur og oljeputer;

Bruk "fulle skråskjøter" eller "45° overlapping" for å redusere vibrasjoner.

6. Vanlige feil og vedlikeholdspunkter
Under langvarig drift kan jernkjernen ha følgende problemer:

Lokal overoppheting: kan være forårsaket av dårlig kontakt eller kortslutning av jernkjernen;

Løs jernkjerne: forårsaker økt støy, og braketten må strammes;

Delvis utslipp eller sammenbrudd: vanligvis forårsaket av isolasjonssvikt eller oljeforurensning.

Forebyggende tiltak inkluderer:

Vanlig infrarød temperaturmåling for å sjekke temperaturfordelingen til jernkjernen;

Oljekvalitetsanalyse for å sikre isolasjonsstyrke;

Online detektering av delvis utladning for å forstå driftsstatusen.

Som kjernekomponenten i den oljenedsenkede transformatoren har jernkjernen flere funksjoner enn bare "magnetisk ledning". Den spiller flere roller som å lede magnetisk fluks, redusere tap, støtte strukturer og forbedre stabiliteten. Det er en nøkkelfaktor for å bestemme ytelsen, levetiden og sikkerheten til transformatoren. Ettersom kraftsystemet utvikler seg mot høyspenning, stor kapasitet, energisparing og miljøvern, utvikles også jernkjernematerialet og designen hele tiden, noe som gir et solid grunnlag for effektiv drift av transformatoren.