변압기 오일 탱크의 자기 및 전자기 차폐

변압기가 작동하는 동안 코어를 통과하는 주요 자기 플럭스는 철 손실을 유발하고 와인딩에서 흐르는 전류는 구리 손실을 유발합니다. 이 두 가지 주요 유형의 손실 외에도, 와인딩 전류에 의해 생성 된 누설 플럭스 및 코어가 과도하게 흥분 될 때 코어에서 빠져 나가는 누설 플럭스는 또한 변압기의 구조적 부분에서 추가 손실을 유발합니다. 이러한 구조 부품에는 권선, 코어 클램프, 코어 시트 및 오일 탱크가 포함됩니다.
그 중에서도 큰 - 용량 변압기에서 오일 탱크 벽은 넓은 면적과 누출 자기장 영역에 가까운 위치로 인해 추가 손실의 농축 영역 중 하나가됩니다. 손실 의이 부분은 에너지 손실을 증가시킬뿐만 아니라 오일 탱크 벽의 국소 과열을 유발하여 변압기 작동의 안전성과 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다.

	오일 탱크 벽의 추가 손실을 효과적으로 줄이고 국소 온도 상승을 방지하기 위해, 자기 차폐 (실리콘 스틸 시트로 구성) 또는 전자기 차폐 (구리판 또는 알루미늄 플레이트 사용) 기술은 종종 대형 {0} 용량 변압기의 오일 탱크 내부에서 사용됩니다. 이러한 차폐 재료는 누출 플럭스를 안내하거나 흡수하여 오일 탱크 및 기타 구조 부품에 미치는 영향을 줄일 수 있으며 변압기의 작동 효율과 수명을 향상시키는 데 중요한 조치입니다.
그림 1 : 변압기 누출 자기장

자기 차폐 구조

그림 2 : 변압기 오일 탱크 자기 차폐

 

 

 

a) 스트립 - 모양의 자기 방패 (자기 방패 높이 H는 실리콘 스틸 시트의 너비와 같습니다)
b) 시트 - 모양의 자기 방패 (자기 방패 높이 h는 실리콘 스틸 시트 라미네이션의 두께와 같습니다)

도 2에 도시 된 바와 같이 오일 탱크에 대한 두 가지 마그네틱 차폐 구조가있다. 하나는도 2a와 같이 1 일 상처의 폭이 1 일의 실리콘 스틸 시트 인 스트립 - 모양의 자기 방패이다. 이러한 유형의 자기 방패가 사용될 때, 누설 플럭스는 실리콘 스틸 시트의 두께 방향으로부터 자기 방패로 들어가고, 자기 방패의 와상 전류 손실은 작다. 다른 유형의 마그네틱 쉴드는 시트 - 모양의 자기 방패이며, 이는 B × L 시트로 절단 된 실리콘 스틸 시트이며, 그림 2b와 같이 특정 두께 h로 쌓은 다음 오일 탱크 벽에 설치했습니다. 이 유형의 자기 방패는 누출 플럭스가 자기 방패로 수직으로 들어가기 때문에 자기 방패에서 큰 와상 전류 손실을 갖습니다. 그러나 후자의 유형의 자기 방패는 전자보다 제조에 더 간단합니다.
공장은 일반적으로 표준화 된 너비 사양에 따라 자기 차폐를 사용하고, 자기 방패 중간의 누출 플럭스를 약 1.7T로 제어하고, 자기 방패의 두께를 결정하여 자기 방패의 손실이 비교적 작고 온도 상승은 허용 범위 내에서 유지됩니다.

그림 3 : 누출 플럭스 밀도 및 오일 탱크 벽으로 유입되는 자기 플럭스 분포

 

 

a) 변압기의 누설 자기장
b) 자기 차폐없이 오일 탱크 벽으로 유입되는 누설 플럭스 밀도
c) 자기 차폐의 누출 플럭스

자기 방패에서 자기 플럭스 밀도의 계산은 변압기에서 누출 플럭스의 분포를 기반으로한다. 그림 1은 변압기의 누출 자기장을 보여 주며, 오일 탱크 벽으로 유입되는 누설 플럭스의 분포가 그림 3에 나와 있습니다.
도 3에서, BM은 오일 탱크와 자기 방패로 유입되는 누설 자기 밀도의 진폭이며, 오일 탱크의 중간에서 자기 플럭스의 최대 값이기도하다. 자기 방패의 자기 플럭스는 높이를 따라 자기 플럭스 밀도의 적분이며, 그림 3c에 도시된다. 자기 실드의 영역을 자기 플럭스로 나누면 자기 실드에서 자기 플럭스 밀도가 생깁니다.

자기 차폐의 사용은 누출 자기 플럭스의 방사형 성분을 증가시켜 와인딩의 방사형 자기 플럭스의 와상 전류 손실 및 일부 코일의 국소 온도 상승을 증가시킬 수있다. 와인딩의 와전류 손실을 계산하고 핫 스팟 온도 상승을 고려할 때, 누출 자기장의 분포에 대한 자기 차폐의 영향을 고려해야한다.
자기 차폐를 사용하면 오일 탱크의 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 자기 차폐를 사용한 후, 오일 탱크의 손실은 오일 탱크 벽의 손실과 자기 방패의 손실입니다.
자기 차폐를 사용할 때는 자기 차폐의 고정에주의를 기울이고 자기 차폐의 우수한 접지를 보장하십시오. 자기 차폐가 잘 고정되지 않은 경우, 진동으로 인해 변압기의 소음이 증가 할 수 있으며, 접지가 열악하면 잠재적 인 서스펜션으로 인해 국소 배출이 발생할 수 있습니다.

자기 차폐의 원리

자기 차폐는 연료 탱크의 내부 벽에 높은 자기 투과성 재료 (실리콘 스틸 시트와 같은)를 배치하여 유출 자기 플럭스가 탱크 몸체로부터 활성로 이탈하고 방패 층을 통해 농축되도록함으로써 연료 탱크의 강판보다 훨씬 낮은 자기 저항 경로를 제조한다. 이 과정은 본질적으로 "자기 저항 최소화"의 법칙에 따라 자연적인 자기 플럭스 -의 자연 선택이며, 누설 자기장은 실리콘 스틸 시트에 의해 효율적으로 포착되어 연료 탱크 벽의 와이드 전류 손실을 크게 줄이고 국부 과열의 위험을 피합니다. 동시에, 강한 제한된 자기 분로로서, 자기 방패는 확산 된 누설 자기 플럭스를 잠그고 폐쇄 루프를 형성하여 연료 탱크 외부의 길 잃은 자기장 강도 (특히 개구부 및 용접 영역)를 크게 약화시키고 주변 장비에 대한 전자기 간섭을 제거합니다. 비용은 차폐 층이 자성 플럭스 (낮은 - 손실 실리콘 스틸 및 열 소산 지정을 통해 최적화 될 수 있음)로 인해 히스테리시스 및 와상 전류 손실을 생성하지만, 전반적인 손실은 제어 불가능한 분산 (연료 탱크)에서 전략적 마이그레이션 (Shield To)으로 전략적으로 마이그레이션을 수행하는 것입니다.

전자기 차폐

전자기 차폐는 또한 대형 - 용량 변압기, 특히 큰 전류 리드 근처의 오일 탱크 차폐의 오일 탱크 차폐에도 사용됩니다.
전자기 차폐는 전도성 플레이트에서 와전류를 사용하여 누출 플럭스를 재분배합니다. 그것의 기능은 전자기 차폐 부품의 자기 저항을 증가시켜 전자기 차폐 부품의 누출 플럭스 성분이 감소하여 오일 탱크의 와상 전류 및 와상 전류 손실 밀도를 줄여 오일 탱크의 손실을 줄이고 오일 탱크 및 구조 부품의 국소 과열을 제거하는 것입니다.
전자기 차폐에 와전류가 있기 때문에 전자기 차폐 자체에 손실이 있으므로 오일 탱크 손실은 오일 탱크 벽의 손실과 전자기 차폐의 손실입니다.
일반적으로, 알루미늄 플레이트를 전자기 차폐로 사용할 때, 알루미늄 플레이트의 두께는 약 8mm이고; 구리 플레이트를 전자기 차폐로 사용하면 구리 판의 두께는 약 4mm입니다.
전자기 차폐는 와상 전류 반응을 가지기 때문에, 전자기 차폐는 누출 플럭스의 방사형 성분을 감소시켜 오일 탱크 손실을 감소시킬뿐만 아니라 권선의 방사형 누출 플럭스의 와상 전류 손실을 감소시킨다. 추가 손실을 줄이기 위해 자기 차폐 및 전자기 차폐를 사용하는 효과가 테이블에 표시되며, 자기 차폐를 사용할 때의 총 추가 손실은 비교를 위해 100%입니다.

전자기 차폐의 원리

에디 전류 안티 - 자기 : 전기 전도성이 우수한 금속 재료 (구리, 알루미늄 등)는 오일 탱크 포트에서 방패로 사용됩니다. 변압기가 작동 할 때 교대 자기장은 이러한 전도성 재료에서 와전류를 생성합니다. Lenz의 법칙에 따르면, 에디 전류는 원래 자기장의 반대 방향으로 자기장을 생성합니다. 이 역 자기장은 원래 자기장의 일부를 상쇄하여 자기장을 약화시키고 오일 탱크 포트를 통해 자기장의 누출을 감소시킬 수 있습니다.

전기장 종료 및 전하 중화 : 전기 방패가 접지 된 후에는 도체 표면의 전기장을 종료 할 수 있습니다. 높은 - 전위 회로에 의해 생성 된 전기장은 방패에 충전을 유도 할 것이기 때문에,이 유도 충전은 접지 지점을 통해 접지로 들어가서 도체 표면의 충전을 중화시켜 전기장의 커플 링 간섭을 억제하고, 전기장이 오일 탱크 포트를 통해 외부에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

자기 차폐와 전자기 차폐의 주요 차이점은 자기 누출 장에 미치는 영향으로부터 도출 될 수있다. 자기 차폐를 사용할 때, 누출 자기 플럭스의 주요 경로는도 3을 참조하십시오. 강자성 물질은 높은 자기 투과성으로 인해 자기 플럭스 분포에 거의 영향을 미치지 않습니다. 자기 회로 및 자기장 계산의 관점에서, 자기 플럭스 분포는 고정 자기 플럭스 자기 회로라는 것을 고려할 수있다. 오일 탱크 내부에 자기 차폐를 추가하는 것은 기본적으로 자기 플럭스 분포에 영향을 미치지 않습니다.
이것은 또한 실제로도 마찬가지입니다. 실험은 자기 차폐의 사용이 변압기의 짧은 - 회로 임피던스, 즉 자기 플럭스의 양이 변하지 않았 음을 확인했습니다. 그러나, 큰 전류 리드 근처의 전자기 차폐의 누설 자기장은 다릅니다. 오일 탱크 벽에 전자기 차폐를 추가 한 후, 전자기 차폐의 와전류는 큰 전류 리드에 의해 생성 된 누설 자기 플럭스를 상쇄하여 리드의 누출 자기 플럭스를 감소시킵니다. 이것은 고정 된 암페어 - 턴 자기장이며 와상 전류는 누출 자기 플럭스를 줄입니다.