การป้องกันแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับถังน้ำมันหม้อแปลง

ในระหว่างการทำงานของหม้อแปลงฟลักซ์แม่เหล็กหลักที่ผ่านแกนกลางจะทำให้เกิดการสูญเสียธาตุเหล็กและกระแสที่ไหลในการขดลวดจะทำให้เกิดการสูญเสียทองแดง นอกเหนือจากการสูญเสียหลักสองประเภทนี้แล้วฟลักซ์การรั่วไหลที่เกิดจากกระแสที่คดเคี้ยวและฟลักซ์การรั่วไหลที่หนีออกมาจากแกนกลางเมื่อแกนกลางถูก overexcited จะทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติมในส่วนโครงสร้างของหม้อแปลง ชิ้นส่วนโครงสร้างเหล่านี้รวมถึงขดลวดแคลมป์แกนแผ่นหลักและถังน้ำมัน
ในหมู่พวกเขามีขนาดใหญ่ - หม้อแปลงความจุผนังถังน้ำมันกลายเป็นหนึ่งในพื้นที่เข้มข้นของการสูญเสียเพิ่มเติมเนื่องจากพื้นที่ขนาดใหญ่และตำแหน่งใกล้กับพื้นที่สนามแม่เหล็กรั่วไหล ส่วนนี้ของการสูญเสียไม่เพียง แต่เพิ่มการสูญเสียพลังงาน แต่ยังอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นของผนังถังน้ำมันส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของการทำงานของหม้อแปลง

เพื่อลดการสูญเสียของผนังถังน้ำมันเพิ่มเติมและป้องกันการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในท้องถิ่นการป้องกันแม่เหล็ก (ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิกอน) หรือการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า (ใช้แผ่นทองแดงหรือแผ่นอลูมิเนียม) มักใช้ภายในถังน้ำมันขนาดใหญ่ - วัสดุป้องกันเหล่านี้สามารถเป็นแนวทางหรือดูดซับฟลักซ์การรั่วไหลซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อถังน้ำมันและชิ้นส่วนโครงสร้างอื่น ๆ และเป็นมาตรการสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานของหม้อแปลง

รูปที่ 1: สนามแม่เหล็กการรั่วไหลของหม้อแปลง

โครงสร้างการป้องกันแม่เหล็ก

รูปที่ 2: การป้องกันแม่เหล็กถังน้ำมันหม้อแปลง

 

 

 

A) แถบ - รูปทรงแม่เหล็ก (ความสูงของโล่แม่เหล็ก H เท่ากับความกว้างของแผ่นเหล็กซิลิกอน)
b) แผ่น - โล่แม่เหล็กรูป (ความสูงโล่แม่เหล็ก H เท่ากับความหนาของการเคลือบแผ่นเหล็กซิลิกอน)

มีสองโครงสร้างของการป้องกันแม่เหล็กสำหรับถังน้ำมันดังที่แสดงในรูปที่ 2 หนึ่งคือแถบ - รูปทรงแม่เหล็กรูปทรงซึ่งเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีความกว้าง 1 วันบาดแผลเป็นวงแหวนดังแสดงในรูปที่ 2A เมื่อใช้โล่แม่เหล็กชนิดนี้ฟลักซ์การรั่วไหลจะเข้าสู่โล่แม่เหล็กจากทิศทางความหนาของแผ่นเหล็กซิลิกอนและการสูญเสียกระแสไหล่ในโล่แม่เหล็กมีขนาดเล็ก อีกประเภทหนึ่งของโล่แม่เหล็กคือแผ่นโล่แม่เหล็กรูปทรง -} ซึ่งเป็นแผ่นเหล็กซิลิคอนที่ถูกตัดเป็นแผ่น B × L ซึ่งเรียงซ้อนกันเป็นความหนา H ดังแสดงในรูปที่ 2B แล้วติดตั้งบนผนังถังน้ำมัน โล่แม่เหล็กชนิดนี้มีการสูญเสียกระแสไฟฟ้าไหลเวียนขนาดใหญ่ในโล่แม่เหล็กเนื่องจากฟลักซ์การรั่วไหลเข้าสู่โล่แม่เหล็กในแนวตั้ง อย่างไรก็ตามประเภทโล่แม่เหล็กหลังนั้นง่ายต่อการผลิตมากกว่าเดิม
โรงงานมักใช้การป้องกันแม่เหล็กตามข้อกำหนดความกว้างมาตรฐานควบคุมฟลักซ์การรั่วไหลที่อยู่ตรงกลางของโล่แม่เหล็กประมาณ 1.7T และกำหนดความหนาของโล่แม่เหล็กเพื่อให้การสูญเสียโล่แม่เหล็กค่อนข้างเล็ก

รูปที่ 3: ความหนาแน่นฟลักซ์รั่วไหลและการกระจายฟลักซ์แม่เหล็กเข้าสู่ผนังถังน้ำมัน

 

 

a) สนามแม่เหล็กการรั่วไหลของหม้อแปลง
b) ความหนาแน่นฟลักซ์การรั่วไหลเข้าสู่ผนังถังน้ำมันโดยไม่มีการป้องกันแม่เหล็ก
c) ฟลักซ์การรั่วไหลในการป้องกันแม่เหล็ก

การคำนวณความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กในโล่แม่เหล็กนั้นขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของฟลักซ์การรั่วไหลในหม้อแปลง รูปที่ 1 แสดงสนามแม่เหล็กที่รั่วไหลในหม้อแปลงและการกระจายตัวของฟลักซ์การรั่วไหลที่เข้าสู่ผนังถังน้ำมันแสดงในรูปที่ 3
ในรูปที่ 3 BM คือแอมพลิจูดของความหนาแน่นของแม่เหล็กการรั่วไหลเข้าสู่ถังน้ำมันและโล่แม่เหล็กและยังเป็นค่าสูงสุดของฟลักซ์แม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางของถังน้ำมันและโล่แม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กในโล่แม่เหล็กเป็นอินทิกรัลของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กตามความสูงทำให้เกิดรูปที่แสดงในรูปที่ 3C การแบ่งพื้นที่ของโล่แม่เหล็กโดยฟลักซ์แม่เหล็กให้ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กในโล่แม่เหล็ก

การใช้การป้องกันแม่เหล็กอาจเพิ่มส่วนประกอบรัศมีของฟลักซ์แม่เหล็กที่รั่วไหลซึ่งจะเป็นการเพิ่มการสูญเสียกระแสไหลเวียนของการไหลของแม่เหล็กเรเดียลของขดลวดและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของขดลวดบางตัว เมื่อคำนวณการสูญเสียกระแสไหลเวียนของการคดเคี้ยวและการพิจารณาการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิฮอตสปอตจะต้องพิจารณาอิทธิพลของการป้องกันแม่เหล็กต่อการกระจายของสนามแม่เหล็กที่รั่วไหล
การใช้การป้องกันแม่เหล็กสามารถลดการสูญเสียถังน้ำมันได้อย่างมาก หลังจากใช้การป้องกันแม่เหล็กการสูญเสียถังน้ำมันคือผลรวมของการสูญเสียในผนังถังน้ำมันและการสูญเสียในโล่แม่เหล็ก
เมื่อใช้การป้องกันแม่เหล็กให้ความสนใจกับการตรึงการป้องกันแม่เหล็กและให้แน่ใจว่ามีการต่อสายดินที่ดีของการป้องกันแม่เหล็ก หากการป้องกันแม่เหล็กไม่ได้รับการแก้ไขอย่างดีเสียงของหม้อแปลงอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนและการต่อสายดินที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดการปลดปล่อยในท้องถิ่นเนื่องจากการระงับที่อาจเกิดขึ้น

หลักการป้องกันแม่เหล็ก

การป้องกันแม่เหล็กสร้างเส้นทางความต้านทานแม่เหล็กต่ำกว่าแผ่นเหล็กของถังเชื้อเพลิงโดยการวางวัสดุการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง (เช่นแผ่นเหล็กซิลิกอน) บนผนังด้านในของถังเชื้อเพลิงบังคับให้ฟลักซ์แม่เหล็กรั่วไหล กระบวนการนี้เป็นการเลือกโดยธรรมชาติของฟลักซ์แม่เหล็ก - ตามกฎของ "การลดความต้านทานแม่เหล็ก" สนามแม่เหล็กรั่วไหลจะถูกจับได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยแผ่นเหล็กซิลิคอนจึงช่วยลดการสูญเสียกระแสไฟฟ้าวนในผนังถังน้ำมันเชื้อเพลิง ในเวลาเดียวกันเช่นเดียวกับการแบ่งแม่เหล็กที่มีข้อ จำกัด ที่แข็งแกร่งโล่แม่เหล็กจะล็อคฟลักซ์แม่เหล็กรั่วไหลออกมาภายในตัวเองเพื่อสร้างวงปิดอย่างมีนัยสำคัญทำให้ความแรงของสนามแม่เหล็กหลงทางอยู่นอกถังเชื้อเพลิง (โดยเฉพาะพื้นที่เปิดและเชื่อม) ค่าใช้จ่ายคือเลเยอร์การป้องกันสร้าง hysteresis และการสูญเสียกระแสไหลเวียนเนื่องจากการพกพาฟลักซ์แม่เหล็ก (ซึ่งสามารถปรับให้เหมาะสมผ่านการเลือกต่ำ - การสูญเสียเหล็กซิลิคอนและการออกแบบการกระจายความร้อน) แต่การสูญเสียโดยรวม

การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า

การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้ายังใช้สำหรับการป้องกันถังน้ำมันของหม้อแปลงความจุขนาดใหญ่ - โดยเฉพาะการป้องกันถังน้ำมันใกล้กับโอกาสในกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่
การป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใช้กระแสวนในแผ่นนำไฟฟ้าเพื่อแจกจ่ายฟลักซ์การรั่วไหลอีกครั้ง ฟังก์ชั่นของมันคือการเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กของชิ้นส่วนป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้ส่วนประกอบฟลักซ์การรั่วไหลของส่วนป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าลดลงซึ่งจะช่วยลดความหนาแน่นของการสูญเสียกระแสไฟฟ้าไหลวนในถังน้ำมันลดการสูญเสียในถังน้ำมัน
เนื่องจากมีกระแสน้ำวนในการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีการสูญเสียในการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าเองดังนั้นการสูญเสียถังน้ำมันจึงเป็นผลรวมของการสูญเสียในผนังถังน้ำมันและการสูญเสียการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า
โดยทั่วไปเมื่อใช้แผ่นอลูมิเนียมเป็นโล่แม่เหล็กไฟฟ้าความหนาของแผ่นอลูมิเนียมจะอยู่ที่ประมาณ 8 มม. เมื่อใช้แผ่นทองแดงเป็นการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าความหนาของแผ่นทองแดงจะอยู่ที่ประมาณ 4 มม.
เนื่องจากการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีปฏิกิริยาปัจจุบันการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะช่วยลดส่วนประกอบรัศมีของฟลักซ์การรั่วไหลซึ่งไม่เพียง แต่ลดการสูญเสียถังน้ำมัน แต่ยังช่วยลดการสูญเสียกระแสไหลเวียนของฟลักซ์รัศมีรัศมีของขดลวด ผลของการใช้การป้องกันแม่เหล็กและการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อลดการสูญเสียเพิ่มเติมจะแสดงในตารางและการสูญเสียเพิ่มเติมทั้งหมดเมื่อใช้การป้องกันแม่เหล็กคือ 100% สำหรับการเปรียบเทียบ

หลักการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า

Eddy Current Anti - แม่เหล็ก: วัสดุโลหะที่มีการนำไฟฟ้าที่ดี (เช่นทองแดงอลูมิเนียม ฯลฯ ) ใช้เป็นโล่ที่พอร์ตถังน้ำมัน เมื่อหม้อแปลงกำลังทำงานสนามแม่เหล็กสลับจะสร้างกระแสวนในวัสดุนำไฟฟ้าเหล่านี้ ตามกฎของ Lenz กระแสน้ำวนจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศทางตรงกันข้ามของสนามแม่เหล็กดั้งเดิม สนามแม่เหล็กย้อนกลับนี้สามารถชดเชยส่วนหนึ่งของสนามแม่เหล็กดั้งเดิมซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กลดลงและลดการรั่วไหลของสนามแม่เหล็กผ่านพอร์ตถังน้ำมัน

การยกเลิกสนามไฟฟ้าและการวางตัวเป็นกลางของประจุ: หลังจากโล่ไฟฟ้าถูกต่อสายดินแล้วมันสามารถยุติสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวของตัวนำได้ เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยวงจรที่มีศักยภาพสูง - จะทำให้เกิดประจุในโล่ประจุที่เกิดขึ้นเหล่านี้จะเข้าสู่พื้นดินผ่านจุดต่อสายดินดังนั้นจึงทำให้เกิดประจุบนพื้นผิวของตัวนำ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการป้องกันแม่เหล็กและการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถได้มาจากผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กรั่วไหล เมื่อใช้การป้องกันด้วยแม่เหล็กดูรูปที่ 3 เส้นทางหลักของฟลักซ์แม่เหล็กรั่วไหลคือความสูงของขดลวดและความยาวเส้นทางอากาศของเส้นทางรัศมี วัสดุ Ferromagnetic มีผลเพียงเล็กน้อยต่อการกระจายตัวของแม่เหล็กเนื่องจากการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง จากมุมมองของวงจรแม่เหล็กและการคำนวณสนามแม่เหล็กมันสามารถพิจารณาได้ว่าการกระจายฟลักซ์แม่เหล็กเป็นวงจรแม่เหล็กแม่เหล็กคงที่ การเพิ่มการป้องกันแม่เหล็กภายในถังน้ำมันโดยทั่วไปจะไม่ส่งผลต่อการกระจายฟลักซ์แม่เหล็ก
นี่เป็นกรณีในความเป็นจริง การทดลองยืนยันว่าการใช้การป้องกันแม่เหล็กไม่มีผลต่อความต้านทานวงจร - สั้นของหม้อแปลงนั่นคือปริมาณของฟลักซ์แม่เหล็กไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามสนามแม่เหล็กการรั่วไหลของการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้กับตะกั่วในปัจจุบันขนาดใหญ่นั้นแตกต่างกัน หลังจากเพิ่มการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าลงในผนังถังน้ำมันกระแสไหลวนของการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าจะชดเชยฟลักซ์แม่เหล็กที่รั่วไหลซึ่งเกิดจากตะกั่วกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ลดการไหลของแม่เหล็กการรั่วไหลของตะกั่ว นี่คือแอมป์คงที่ - สนามแม่เหล็กหมุนและกระแสไหลวนลดฟลักซ์แม่เหล็กรั่วไหล