Wenn ein Transformator Bauchschmerzen hat und will…

Transformatorwicklungskräfte aufgrund der Magnetkräfte (Foto von ALSTOM)

Über Bauchschmerzen

Während des normalen Betriebs werden Transformator-interne Strukturen und Wicklungen ausgesetzt mechanische Kräfte aufgrund der magnetische Kräfte. Diese Kräfte sind in dargestellt Abbildung 1.

Indem die innere Struktur sehr stark ausgelegt wird, um diesen Kräften über einen langen Zeitraum standzuhalten, kann die Lebensdauer verlängert werden. In einem großen Transformator während einesdurch schuld”(Fehlerstrom durch einen Transformator) können Kräfte Millionen von Pfund erreichen, indem sie die Spulen 60/50 Mal pro Sekunde auf und ab ziehen und sie auseinander ziehen.

Gleichzeitig zeigt der rechte Teil der Figur, dass die Hoch- und Niederspannungsspulen auseinandergedrückt werden.

Abbildung 1 - Interne Kräfte des Transformators

Denken Sie daran, dass sich diese Kräfte umkehren 50/60 mal pro Sekunde. Es ist offensichtlich, warum die inneren Strukturen von Transformatoren unglaublich stark gebaut werden müssen.

Wenn die Fehlerströme hoch sind, können diese Kräfte häufig Zerreißen Sie einen Transformator und Ursache elektrische Störungen im Transformator selbst. Dies führt normalerweise zu Lichtbogen im Inneren des Transformators, was zu einem explosiven Versagen des Tanks führen kann und flammendes Öl über einen weiten Bereich verteilt.

Es gibt Schutzrelais um sich vor dieser Möglichkeit zu schützen, obwohl gelegentlich explosive Ausfälle auftreten.

Wie man Schmerzen vorbeugt

Through Fault - Kurzschluss standhalten

Die Wicklungen sind sowohl radialen als auch axialen Kräften ausgesetzt, die auf die Strom- und Flusswechselwirkungen bezogen sind. Radiale Kräfte in der inneren Wicklung (normalerweise die LV-Wicklung) sind in Kompression, während die äußere Wicklung (normalerweise die HV-Wicklung) Kräfte stehen unter Spannung.

Das Bild unten ist ein Beispiel von a freier mechanischer Ausfall einer inneren Wicklung, die sich aus radialen Druckkräften auf die Wicklung ergibt. Beachten Sie, dass trotz mechanischer Fehler kein dielektrischer Ausfall dieser Wicklung aufgetreten ist.

Freier mechanischer Ausfall einer inneren Wicklung infolge radialer Druckkräfte auf die Wicklung

Flussfelder sind abhängig von der Verteilung der Amperewindungsverteilung der HV- und LV-Wicklungen. Wenn die Amperewindungen der HV- und LV-Wicklungen gleich und ausgeglichen sind, sind die einzigen Kräfte radial.

DETC-Abgriffe (Der energiesparende Stufenschalter) in den HV-Wicklungen und LTC (Stufenwechsler laden) Der Betrieb führt zu Änderungen in der AmperewindungVerteilung, die zu axialen Kräften führt. Wenn die HV- und LV-Wicklungen nicht axial ausgerichtet sind oder eine Wicklung physisch kürzer ist als die andere, wird der Ampere-Gleichgewichtsausgleich erheblich beeinträchtigt und die axialen Kräfte werden vergrößert.

Transfomer Kernkraft und Fluss

Autotransformatoren, niederohmig, MotorstartDauertransformatoren mit mehreren Spannungen durch Wiedereinschalten der Transformatorwicklungen in Reihen- und Parallelkonfiguration, drei Wicklungstransformatoren mit zwei Sekundärwicklungen für den Anlauf oder Hilfsdienst der Einheit in Kraftwerken All dies kann zu erhöhten axialen und radialen Kräften während eines Kurzschlusses führen und muss besonders berücksichtigt werden.

Bau eines Transformators (VIDEO)

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Primär- und Montageprozess (VIDEO)

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Verweise:

• Präsentation über Kurzschlusskräfte von H. Jin Sim, CTO von SPX-Waukesha
• Grundlagen, Wartung und Diagnose von Transformatoren - US Dpt. des Innenministeriums für die Rekultivierung
• Das Design und die Leistung von kreisförmigen Scheiben-, Helix- und Schichtenwicklungen für Anwendungstransformatoren - David L. Harris, P.E.