유입형 변압기 코어의 설계는 전기 성능에 어떤 영향을 줍니까?

침지 변압기는 현대 전력 시스템의 초석이며 전압 조절, 배전 및 에너지 효율성을 위한 중요한 장치 역할을 합니다. 이러한 변압기의 중심에는 전체 전기 성능에 큰 영향을 미치는 세심하게 설계된 구성 요소인 변압기 코어가 있습니다. 침지형 변압기에서 코어 설계는 효율성, 손실 감소, 전압 조절, 소음 수준 및 열 관리와 같은 매개변수에 직접적인 영향을 미칩니다. 최적의 변압기 작동을 추구하는 엔지니어와 유틸리티 운영자 모두에게 코어 설계와 전기 성능 간의 연관성을 이해하는 것이 필수적입니다.

1. 침수형 변압기 코어 이해

는 변압기 코어 1차 권선의 교류(AC)에 의해 생성된 자속을 2차 권선으로 유도하는 자기 회로 역할을 합니다. 유침식 변압기에서 코어는 냉각수 및 절연 매체 역할을 하는 변압기 오일에 잠겨 있습니다. 코어의 설계(기하형상, 재료 및 구조)는 자기 특성에 영향을 미치고 결과적으로 변압기의 효율성과 성능에 영향을 미칩니다.

변압기 코어의 주요 기능은 다음과 같습니다.

• 자속 전도: 권선 사이에 자속을 효율적으로 전달하여 에너지 손실을 최소화합니다.
• 히스테리시스 및 와전류 손실 최소화: 최적화된 설계로 교류 자기장으로 인해 발생하는 내부 손실을 줄입니다.
• 구조적 무결성 지원: 권선 및 절연을 위한 안정적인 프레임워크를 제공합니다.

2. 핵심재료와 전기적 성능에 미치는 영향

재료 선택은 변압기 코어 설계의 중요한 측면입니다. 고성능 코어는 효율성, 손실 및 작동 안정성에 영향을 미치는 실리콘 강철 적층 또는 비정질 금속 합금을 사용합니다.

에이. 방향성 실리콘강

• 오일 침지형 변압기 코어에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다.
• 입자 방향은 결정 구조를 자속 방향에 맞춰 정렬하여 히스테리시스 손실을 최소화합니다.
• 적층 두께(보통 0.23~0.35mm)는 적층 두께의 제곱에 비례하는 와전류 손실을 줄입니다.
• 전기적 성능에 미치는 영향: 손실이 적으면 효율성이 높아지고 열 발생이 감소하며 전압 조절이 개선됩니다.

비. 비정질 강철

• 입자 구조가 최소화된 비결정성 강철입니다.
• 기존 실리콘강에 비해 매우 낮은 코어 손실을 제공합니다.
• 특히 에너지 보존 규정이 있는 지역의 고효율 변압기에 이상적입니다.
• 전기적 성능에 미치는 영향: 무부하 손실을 크게 줄여 전반적인 변압기 효율성을 향상시킵니다.

기음. 코어 절연

• 적층판을 절연 바니시로 코팅하면 적층판 사이의 와전류가 방지됩니다.
• 낮은 코어 손실을 유지하여 열 안정성과 변압기 수명 연장에 기여합니다.

3. 핵심 구축 기술

는 way the core is constructed has a profound effect on magnetic properties, losses, and electrical performance.

에이. 핵심 유형

1. 코어형 변압기

   • 는 windings are placed around the vertical legs of the core.
   • 낮은 누설 리액턴스와 우수한 자속 분포를 제공합니다.
   • 중압 및 고전압 변압기에 일반적으로 사용됩니다.

2. 쉘형 변압기

   • 권선은 코어 내에 포함되어 있어 더 나은 단락 강도를 제공합니다.
   • 부유 플럭스를 줄이고 기계적 견고성을 향상시킵니다.
   • 산업용 애플리케이션의 전력 변압기에 자주 사용됩니다.

비. 스텝 랩 및 마이터 조인트

• 라미네이션은 모서리에서 플럭스 누출을 줄이기 위해 각진 겹침으로 결합됩니다.
• 스텝 랩 구조는 원활한 플럭스 전환을 보장하고 국부적 포화 및 관련 손실을 최소화합니다.
• 전기 성능에 미치는 영향: 핫스팟을 줄이고 효율성을 높이며 부하 처리 기능을 향상시킵니다.

기음. 라미네이션 스태킹

• 와전류를 최소화하려면 얇은 라미네이션을 적절하게 적층하는 것이 중요합니다.
• 무작위로 또는 잘못 정렬된 스택은 국부적인 플럭스 농도를 생성하여 손실과 열 발생을 증가시킬 수 있습니다.
• 제어된 적층은 음향 소음에도 영향을 미칩니다. 진동은 코어 내의 자기력에 의해 영향을 받기 때문입니다.

4. 코어 형상과 전기적 매개변수에 미치는 영향

는 physical dimensions and shape of the core influence key performance characteristics.

에이. 단면적

• 단면적이 커지면 자속 밀도가 감소하여 고부하에서 코어 포화가 방지됩니다.
• 적절한 크기는 변압기가 과열 없이 효율적으로 작동할 수 있도록 보장합니다.
• 전기적 성능에 미치는 영향: 히스테리시스 손실을 줄이고 전압 조절을 향상시킵니다.

비. 창 디자인

• 는 central space where windings are placed is known as the window.
• 최적화된 창 크기는 적절한 절연을 보장하고 충분한 권선 회전을 허용하며 낮은 누설 인덕턴스를 유지합니다.
• 전기적 성능에 미치는 영향: 1차 권선과 2차 권선 간의 효율적인 에너지 전달로 전압 강하가 감소합니다.

기음. 코어 길이 및 다리 비율

• 는 length of the core limbs and the ratio between yoke and leg length affect magnetic flux distribution.
• 균일한 자속 분포는 과열 및 무부하 손실 증가를 유발할 수 있는 국부적인 포화를 방지합니다.

5. 변압기 냉각에 대한 코어 설계의 영향

유침 변압기에서 코어는 냉각 시스템과 상호 작용합니다. 탱크 내 코어의 표면적, 방향 및 배치는 오일 순환 및 열 방출에 영향을 미칩니다.

• 오일 순환: 적절한 코어 설계를 통해 변압기 오일이 자유롭게 흐르고 코어 손실로 인해 생성된 열을 제거할 수 있습니다.
• 는rmal Hot Spots: Step-lap or mitered joints prevent local concentration of magnetic flux, reducing temperature peaks.
• 전기 성능에 미치는 영향: 효율적인 냉각은 절연 무결성을 유지하고 절연 파괴 위험을 줄이며 안정적인 장기 작동을 보장합니다.

6. 전기적 성능 고려 사항

는 design of the oil-immersed transformer core affects several critical electrical performance metrics:

가. 효율성

• 코어 손실(히스테리시스 및 와전류 손실)은 코어 재료, 적층 및 형상과 직접적인 관련이 있습니다.
• 잘 설계된 코어는 무부하 손실을 줄여 특히 부분 부하 조건에서 변압기 효율을 향상시킵니다.

비. 전압 조정

• 코어 및 권선 배열에 따라 달라지는 누설 자속은 부하 시 전압 강하에 영향을 미칩니다.
• 최적화된 코어 설계는 누설 자속을 최소화하고 전압 조절을 개선하여 일관된 출력 전압을 제공합니다.

기음. 단락 강도

• 쉘형 코어 또는 강화된 코어 구조는 기계적 탄력성을 향상시킵니다.
• 적절한 설계는 단락 시 권선 변위를 최소화하여 안정적인 작동을 보장합니다.

디. 음향 소음

• 교번 자속으로 인한 진동은 윙윙거리는 소리를 발생시킵니다.
• 코어 라미네이션과 조인트 디자인은 소음을 줄여 특히 도시 환경에서 작동 편의성을 향상시킵니다.

7. 변압기 코어 설계의 혁신

최신 유침 변압기는 고급 코어 설계를 통합하여 성능을 더욱 향상시킵니다.

• 비정질 금속 코어: 배전 변압기에서 에너지 손실을 크게 줄입니다.
• 최적화된 라미네이션: 정확한 정렬을 위해 레이저 절단 또는 CNC 절단 라미네이션을 사용하여 플럭스 누출을 줄입니다.
• 복합 라미네이트: 재료를 결합하여 비용, 효율성 및 열 성능의 균형을 맞춥니다.
• 유한 요소 분석(FEA): 최적의 코어 형상을 위한 고급 시뮬레이션으로 손실을 최소화하고 자속 분포를 균일하게 보장합니다.

는se innovations improve energy efficiency, reduce operational costs, and extend transformer lifespan.

8. 결론

는 design of an oil-immersed transformer core is a critical factor that directly influences electrical performance, efficiency, thermal management, voltage regulation, and reliability. Material selection, lamination thickness, core geometry, joint design, and interaction with the cooling system collectively determine the transformer’s operational characteristics.

방향성 실리콘강 또는 비정질 합금으로 제작된 고품질 코어와 스텝 랩 조인트 및 정밀 적층 적층과 같은 최적화된 건설 기술이 결합되어 손실을 최소화하고 효율성을 향상시키며 내구성을 향상시킵니다. 적절하게 설계된 코어는 또한 소음을 줄이고 국부적인 가열을 방지하며 안정적인 전압 출력을 유지합니다. 이는 산업 및 유틸리티 규모의 응용 분야 모두에 필수적입니다.

현대 전력 시스템에서 에너지 효율성과 신뢰성이 점점 더 중요해짐에 따라 유침 변압기 코어의 설계는 미래의 요구 사항을 충족하기 위해 새로운 재료, 혁신적인 기하학적 구조 및 정밀 제조 기술을 통합하면서 계속 발전할 것입니다. 최적의 변압기 성능과 수명을 추구하는 엔지니어, 제조업체 및 운영자에게는 코어 설계와 전기 성능 간의 중요한 관계를 이해하는 것이 필수적입니다.