¿Cuál es la función del núcleo en un transformador inmerso en aceite?

En el sistema de energía, el transformador inmerso en aceite es un dispositivo eléctrico clave utilizado para lograr la conversión de energía entre los diferentes niveles de voltaje. En la estructura interna del transformador, el núcleo de hierro es uno de los componentes centrales que determinan su rendimiento, eficiencia y estabilidad.

1. La función básica del núcleo de hierro
La función principal del Transformador de aceite, desgarrado es transferir la potencia entre el devanado primario y el devanado secundario a través del principio de inducción electromagnética. El núcleo de hierro es el medio clave en este proceso de conversión de energía.

1. Proporcione un camino de flujo magnético
La función principal del núcleo de hierro es proporcionar un canal de resistencia magnética baja para el flujo magnético del transformador. Cuando la corriente fluye a través del devanado primario, se genera un campo magnético alterno, y estos flujos magnéticos fluyen a través del núcleo de hierro e inducen voltaje en el devanado secundario. La existencia del núcleo de hierro mejora en gran medida la eficiencia de acoplamiento magnético.

2. Reducir la pérdida de energía
En comparación con el aire, la permeabilidad magnética del material del núcleo de hierro (como la lámina de acero de silicio enrollado en frío) es mucho mayor, lo que puede concentrar efectivamente el flujo magnético y reducir el fenómeno magnético de fuga, reduciendo así significativamente la pérdida de energía y mejorando la eficiencia del transformador.

3. Estabilidad de la estructura de soporte
El núcleo de hierro no es solo una ruta de flujo magnético, sino también una estructura de soporte mecánico para todo el devanado. Puede soportar la fuerza electromagnética durante el cortocircuito y mantener la estabilidad de la estructura interna del transformador.

2. Material y estructura del núcleo de hierro

1. Selección de material
El núcleo de hierro generalmente está hecho de ** láminas de acero de silicio orientadas enrolladas (CRGO) ** con alta permeabilidad magnética y baja pérdida. El acero de silicio contiene silicio del 2% al 3%, lo que puede aumentar significativamente la permeabilidad magnética y reducir la pérdida de corriente de Foucault.

2. Estructura de laminación (laminación)
Para reducir la pérdida de corriente de Eddy (pérdida de corriente de Foucault), el núcleo de hierro no es un bloque completo, pero está compuesto por capas de láminas delgadas separadas por pintura aislante. El grosor típico es de 0.23 mm o 0.27 mm.

3. Forma estructural
Las formas comunes de núcleo de hierro de los transformadores inmersos en aceite son:

Estructura del núcleo (tipo de núcleo): el devanado rodea el núcleo de hierro;

Estructura de la carcasa (tipo de carcasa): el núcleo de hierro rodea el devanado;

Estructura de tres columnas trifásicas: comúnmente utilizado en transformadores trifásicos para reducir el consumo de material y el consumo de energía.

3. Propiedades electromagnéticas del núcleo de hierro y la eficiencia del transformador
La calidad del núcleo de hierro afecta directamente el rendimiento del transformador, especialmente en los siguientes aspectos:

1. Pérdida del núcleo
Incluye la pérdida de histéresis y la pérdida de corriente de Eddy, que son las principales fuentes de pérdida cuando se descarga el transformador. Las láminas de acero de silicio de alta calidad pueden reducir en gran medida esta parte de la pérdida.

2. Problema de saturación de flujo magnético
El núcleo de hierro tiene un cierto límite de transporte de flujo magnético. Cuando se excede este límite (es decir, saturación magnética), el voltaje inducido ya no cambiará linealmente y causará un aumento de calor y falla eléctrica. Por lo tanto, se debe considerar una densidad de flujo magnético razonable (generalmente controlada a 1.5 ~ 1.7 t) durante el diseño.

3. Control magnético de fugas
El flujo magnético de fugas conducirá a una eficiencia de inducción reducida, un sobrecalentamiento local e incluso a la interferencia con el equipo circundante. Optimizar la forma del núcleo de hierro y la disposición de los devanados puede ayudar a reducir el impacto del flujo magnético de fugas.

4. Trabajo colaborativo del núcleo de hierro y el sistema de enfriamiento con aceite.
En los transformadores inmersos en aceite, el aceite de transformador juega un papel aislante y se usa para enfriar componentes de generación de calor. El núcleo de hierro generará mucho calor debido a los frecuentes cambios de flujo magnético, por lo que se necesita aceite de transformador para quitarle el calor.

El aceite fluye a través del espacio del núcleo, quitando efectivamente el calor;

Mejorar la eficiencia de enfriamiento a través del sistema de circulación de aceite forzado;

Asegure el contacto completo y el aislamiento entre el núcleo y el material de aislamiento de aceite.

5. Tecnologías clave en la fabricación de núcleo

1. Tecnología de corte y apilamiento
Las piezas centrales deben cortarse con precisión para garantizar la consistencia geométrica. El proceso de apilamiento utiliza tecnologías como "paso de paso" y "apilamiento escalonado" para reducir efectivamente la resistencia magnética y los espacios.

2. Diseño antivuelco
El núcleo generará ruido debido al efecto magnetoestrictivo en campos magnéticos alternativos de alta frecuencia, que se llama "zumbido". Para reducir el ruido, es necesario:

Controle estrictamente la brecha entre los núcleos;

Use estructura anti-vibración y almohadillas de aceite;

Use "juntas de bisel completa" o "superposición de 45 °" para reducir la vibración.

6. fallas comunes y puntos de mantenimiento
Durante la operación a largo plazo, el núcleo de hierro puede tener los siguientes problemas:

Sobrecalentamiento local: puede ser causado por un mal contacto o un cortocircuito del núcleo de hierro;

Núcleo de hierro suelto: causa un mayor ruido, y el soporte debe ser apretado;

Descarga o descomposición parcial: generalmente causada por la falla del aislamiento o la contaminación del petróleo.

Las medidas preventivas incluyen:

Medición de temperatura infrarroja regular para verificar la distribución de temperatura del núcleo de hierro;

Análisis de calidad del aceite para garantizar la resistencia al aislamiento;

Detección de descarga parcial en línea para comprender el estado operativo.

Como el componente central del transformador inmerso en aceite, el núcleo de hierro tiene más funciones que solo "conducción magnética". Juega múltiples roles, como realizar flujo magnético, reducir las pérdidas, soportar estructuras y mejorar la estabilidad. Es un factor clave para determinar el rendimiento, la vida y la seguridad del transformador. A medida que el sistema de energía se desarrolla hacia un alto voltaje, gran capacidad, ahorro de energía y protección del medio ambiente, el material y el diseño del núcleo de hierro también evolucionan constantemente, proporcionando una base sólida para la operación eficiente del transformador.