건식 변압기 코어는 과부하 및 단락을 어떻게 처리합니까?

건식 변압기는 특히 안전, 효율성 및 신뢰성이 중요한 상업, 산업 및 주거 환경에서 배전 시스템의 필수 구성 요소입니다. 건식 변압기는 오일 충전 변압기와 달리 냉각 매체로 공기 , 실내 설치에 더 안전합니다. 이 변압기의 핵심은 다음과 같습니다. 변압기 코어 , 이는 다음과 같은 전기적 스트레스를 처리하는 데 중요한 역할을 합니다. 과부하 및 단락 .

이 기사에서는 변압기 성능과 수명을 보장하는 메커니즘, 재료, 설계 고려 사항 및 보호 조치를 포함하여 과부하 및 단락을 처리하기 위해 건식 변압기 코어를 설계하는 방법을 살펴봅니다.

1. 건식 변압기 코어 이해

구조와 기능

건식 변압기 코어는 일반적으로 다음으로 만들어집니다. 고급 실리콘 강철 적층 변압기 작동을 위한 자기 경로를 형성하기 위해 함께 쌓여 있습니다. 코어는 다음과 같은 여러 기능을 수행합니다.

• 자속 전도 : 1차 권선에서 발생한 자속을 유도하여 2차 권선에 전압을 유도합니다.
• 손실 최소화 : 적층 구조로 와전류 손실을 줄여 효율을 향상시킵니다.
• 지지 권선 : 1차 코일과 2차 코일을 기계적으로 지지합니다.

코어 유형

건식 변압기 코어는 구조에 따라 분류될 수 있습니다.

1. EI 코어 : E자형과 I자형이 교대로 적층된 적층시트입니다.
2. C 코어 또는 토로이달 코어 : 공극을 최소화한 연속 자기 경로로 저소음 및 고효율을 제공합니다.

코어 설계는 변압기의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 과부하 및 단락 조건 처리 .

2. 건식 변압기의 과부하

과부하란 무엇입니까?

과부하가 발생하는 경우 변압기가 정격 용량을 초과하는 부하를 전달합니다. . 이는 권선에 과도한 전류를 발생시켜 열을 발생시키고 코어에 스트레스를 줄 수 있습니다.

과부하에 대한 핵심 대응

건식 변압기 코어는 여러 메커니즘을 통해 과부하를 처리합니다.

1. 자기 포화

   • 코어는 그 아래에서 작동하도록 설계되었습니다. 포화점 정상적인 부하에서.
   • 과부하가 발생하는 동안 자속 밀도가 증가하여 포화 상태에 가까워지며 이로 인해 추가 전류 증가가 제한됩니다.
   • 포화는 자연스러운 형태의 보호를 생성하여 과도한 자속이 제어할 수 없는 전류를 생성하는 것을 방지합니다.

2. 열 방출

   • 과부하는 권선의 I²R 손실을 증가시켜 코어로 전달되는 열을 발생시킵니다.
   • 적층 강철 코어는 효율적으로 열을 전도하며, 건식 설계로 공기가 코어와 권선 모두 냉각 .
   • 온도 상승은 다음을 통해 제어됩니다. 환기 채널, 자연 대류 또는 강제 공기 냉각 , 변압기 클래스에 따라 다릅니다.

3. 열 보호 시스템

   • 대부분의 건식 변압기에는 다음이 포함됩니다. 열 센서 코어 또는 권선에 내장되어 있습니다.
   • 이 센서는 과부하로 인한 과도한 온도를 감지하고 경보를 울리거나 회로를 분리하여 손상을 방지합니다.

과부하 처리를 위한 설계 고려 사항

• 핵심 소재 : 고품질 실리콘강판을 사용하여 히스테리시스 손실이 적고 발열이 적습니다.
• 적층 두께 : 얇은 적층으로 와전류를 감소시켜 과부하 시 추가 발열을 최소화합니다.
• 기류 설계 : 코어 주변의 채널로 냉각 성능이 향상되어 효율적으로 열을 방출합니다.
• 온도 등급 : 변압기는 다음을 처리하도록 설계되었습니다. 단기 과부하 (일반적으로 정격 부하의 120~150%) 영구적인 손상이 없습니다.

3. 건식 변압기의 단락

단락이란 무엇입니까?

다음과 같은 경우 단락이 발생합니다. 회로의 전기 저항이 급격히 떨어집니다. , 전류의 급격한 급증을 유발합니다. 변압기에서 단락은 다음에서 발생할 수 있습니다.

• 잘못된 배선
• 다운스트림 장비 고장
• 절연 파괴

단락으로 인해 변압기 코어와 권선에 다음이 발생합니다. 극심한 전기적, 기계적 스트레스 , 견고한 설계가 필요합니다.

단락에 대한 핵심 대응

1. 기계적 강도

   • 단락 중에는 전자기력이 권선과 코어에 작용합니다.
   • 코어는 구조적 무결성을 유지해야 합니다. 변형이나 변위를 방지 권선 파손이나 절연 손상이 발생할 수 있습니다.

2. 자기 포화 Limiting

   • 코어 설계는 극심한 전류 하에서도 자속이 다음 지점을 초과하지 않도록 보장합니다. 과도한 자기왜곡 또는 코어 진동을 유발합니다. .
   • 예를 들어 토로이달 코어는 자속 누출을 줄이는 연속 자기 경로로 인해 단락 전류를 더 잘 처리합니다.

3. 단열 조정

   • 코어 라미네이션과 주변 권선은 다음과 같이 절연되어 있습니다. 일시적인 과전압을 견디다 단락 중.
   • 적절한 단열이 방지됩니다. 라미네이션 또는 권선 회전 사이의 단락 , 이는 치명적인 실패로 이어질 수 있습니다.

단락 내구성을 위한 설계 특징

• 견고한 코어 클램핑 : 라미네이션은 기계적인 힘에 저항하기 위해 단단히 고정됩니다.
• 고강도 권선 : 구리 또는 알루미늄 도체를 강화하여 변형에 강합니다.
• 에폭시 또는 바니시 코팅 : 건식 변압기는 진공 함침 수지를 사용하여 권선을 접착하고 전자기력으로부터 보호하는 경우가 많습니다.
• 테스트 표준 : 트랜스포머가 겪는 일 단락 내성 테스트 코어 및 권선 무결성을 확인합니다.

4. 보호 조치

내장된 보호

1. 온도 센서 : 권선 및 코어에 내장되어 과부하를 감지하고 경보 또는 트립 회로를 활성화합니다.
2. 퓨즈 및 회로 차단기 : 단락 시 전류를 제한하여 코어 및 권선의 손상을 방지합니다.
3. 압력 완화 장치 : 일부 건식 변압기에는 열을 방출하고 구조적 무결성을 유지하기 위한 통풍구가 포함되어 있습니다.

설치 고려 사항

• 적절한 여유 공간 : 코어 주변의 공기 흐름을 보장하여 열 방출을 보장합니다.
• 적절한 부하 관리 : 정격 최대 용량에서 장시간 사용을 피하십시오.
• 정기점검 : 먼지와 이물질을 청소하여 과열을 방지하고 효율적인 단락 처리를 보장합니다.

5. 열 및 전기 모델링

최신 건식 변압기 코어는 다음을 사용하여 설계되었습니다. 열 및 전자기 모델링 :

• 유한요소해석(FEA) 과부하 및 단락 시 코어 포화 및 자속 분포를 예측합니다.
• 열 시뮬레이션 핫스팟이 안전한 한계 내에 있는지 확인하세요.
• 기계적 시뮬레이션 전자기력에 따른 코어 및 권선 변형을 평가합니다.

이러한 모델링 기술은 엔지니어가 다음과 같은 코어를 설계하는 데 도움이 됩니다. 효율성을 유지하면서 과전류 스트레스에 저항 .

6. 과부하 및 단락 상황에서 건식 변압기의 장점

• 안전 : 인화성 오일이 없어 과부하나 합선 시 화재 위험이 줄어듭니다.
• 급속 냉각 : 공기 냉각을 통해 코어의 열을 더 빠르게 방출할 수 있습니다.
• 예측 가능한 성능 : 열센서를 통해 실시간 모니터링이 가능합니다.
• 견고한 구조 : 적층 코어와 강화 권선은 기계적 응력을 견딥니다.
• 낮은 유지 관리 : 오일 충진형에 비해 오염이나 누출 위험이 적습니다.

7. 코어 수명 극대화를 위한 모범 사례

1. 지속적인 과부하 방지 : 가능하면 정격용량 이하로 사용하십시오.
2. 모니터 온도 : 열 센서나 외부 온도 모니터링 시스템을 사용하십시오.
3. 손상 검사 : 코어 적층 및 권선에 변형 또는 절연 파괴 징후가 있는지 정기적으로 점검하십시오.
4. 적절한 환기를 보장하세요 : 공기의 흐름을 유지하여 열 축적을 방지합니다.
5. 적절한 보호 장치 사용 : 회로 차단기와 퓨즈는 변압기 사양과 일치해야 합니다.
6. 단락 조건에 대한 계획 : 전류 서지를 최소화하기 위해 적절한 조정을 통해 전기 시스템을 설계합니다.

8. 핵심행동 요약

9. 결론

건식 변압기 코어는 다음과 같이 설계되었습니다. 과부하 및 단락 처리 재료 선택, 적층 설계, 단열 조정 및 보호 조치의 조합을 통해 이루어집니다. 적층형 코어는 기계적 강도를 제공하는 동시에 와전류 손실을 줄이고, 공냉식 설계로 과부하 시 효율적인 열 방출을 촉진합니다. 열 센서, 회로 차단기 및 퓨즈와 같은 보호 장치는 과부하 및 단락으로 인해 치명적인 오류가 발생하지 않도록 보장합니다.

건식 변압기 코어의 설계 원리는 다음과 같습니다. 안전성, 신뢰성, 효율성 , 빠른 열 방출과 전기 및 기계적 응력에 대한 저항이 중요한 실내 응용 분야에 이상적입니다. 올바른 설치, 정기적인 유지 관리 및 작동 지침 준수는 변압기의 과부하 및 단락을 견딜 수 있는 능력을 극대화하여 장기적인 성능과 작동 안전을 보장합니다.

따라서 건식 변압기 코어는 다음과 같은 중요한 균형을 나타냅니다. 전기공학, 재료과학, 안전공학 , 현대 전기 시스템이 까다로운 조건에서도 효율적으로 작동할 수 있게 해줍니다.