ทำความเข้าใจกับโครงสร้างแกนหม้อแปลง

ตั้งแต่การแปลงพลังงานแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็กไปจนถึงการส่งกำลังของวงจร ตั้งแต่การรับประกันความปลอดภัยของระบบฉนวนไปจนถึงการรองรับที่มั่นคงของส่วนประกอบโครงสร้าง การใช้วัสดุแต่ละชนิดและการออกแบบโครงสร้างแต่ละชิ้นจะทำหน้าที่เฉพาะ บทความนี้จะแยกแยะวัสดุหลักและลักษณะโครงสร้างของตัวหลักของหม้อแปลงอย่างเป็นระบบ ช่วยให้เข้าใจอุปกรณ์กำลังหลักนี้ได้อย่างถ่องแท้

 

 

 

 

 

 

การเลือกใช้วัสดุของหม้อแปลงเป็นไปตามหลักการของ "การปรับฟังก์ชัน ลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพ และความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ" วัสดุสำหรับชิ้นส่วนต่างๆ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลาย-มิติ เช่น การซึมผ่านของแม่เหล็ก การนำไฟฟ้า ความแข็งแรงของฉนวน และความแข็งแรงทางกล ในหมู่พวกเขา วัสดุหลักสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: วัสดุวงจรแม่เหล็ก วัสดุวงจร วัสดุฉนวน และวัสดุโครงสร้าง วัสดุหลายชนิดทำงานร่วมกันเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของหม้อแปลงมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ

(I) วัสดุวงจรแม่เหล็ก: ตัวพาหลักสำหรับการแปลงพลังงานแม่เหล็ก

วงจรแม่เหล็กเป็นเส้นทางสำคัญสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าในการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หน้าที่หลักคือการชี้นำและรวมศูนย์สนามแม่เหล็ก และลดการสูญเสียพลังงานแม่เหล็ก ดังนั้นวัสดุวงจรแม่เหล็กจึงต้องมีลักษณะเฉพาะ เช่น การซึมผ่านของแม่เหล็กสูง การสูญเสียธาตุเหล็กต่ำ และความเสถียรของแม่เหล็กที่ดี ปัจจุบันวัสดุวงจรแม่เหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อแปลงไฟฟ้า ได้แก่ แผ่นเหล็กซิลิกอนและแกนโลหะผสมอสัณฐาน

แผ่นเหล็กซิลิคอนหรือที่เรียกว่าแผ่นเหล็กไฟฟ้าเป็นวัสดุหลักสำหรับวงจรแม่เหล็กของหม้อแปลงไฟฟ้า ด้วยการเติมซิลิคอนลงในเหล็กบริสุทธิ์ ความต้านทานของวัสดุได้รับการปรับปรุงอย่างมีประสิทธิภาพ การสูญเสียกระแสไหลวนลดลง และการซึมผ่านของแม่เหล็กได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้สามารถส่งพลังงานสนามแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตามกระบวนการรีด เหล็กแผ่นซิลิกอนสามารถแบ่งออกเป็นประเภท-รีดร้อนและรีดเย็น- ในหมู่พวกเขา เหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็น-มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมกว่าเนื่องจากมีการวางแนวเกรนที่เป็นระเบียบมากกว่า และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อแปลงสมัยใหม่ โดยปกติแผ่นเหล็กซิลิคอนจะถูกแปรรูปเป็นแผ่นบาง (มีความหนา 0.35 มม. หรือ 0.5 มม.) และเคลือบด้วยชั้นฉนวนบนพื้นผิวเพื่อลดการสูญเสียกระแสไหลวนระหว่างชั้น เมื่อใช้งาน แผ่นหลายแผ่นจะซ้อนกันเป็นแกน ทำให้เกิดวงจรแม่เหล็กแบบปิด

จากมุมมองของลักษณะแกนกลาง มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างแผ่นเหล็กซิลิกอนและแกนโลหะผสมอสัณฐาน การเปรียบเทียบเฉพาะสะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:

มิติการเปรียบเทียบ	แผ่นเหล็กซิลิคอน	แกนโลหะผสมอสัณฐาน
ประสิทธิภาพการสูญเสียธาตุเหล็ก	เกรดทั่วไปค่อนข้างสูงกว่าโดยไม่มีการสูญเสียน้ำหนัก-สูงกว่า	แผ่นเหล็กซิลิกอนต่ำมากเพียง 1/3 ถึง 1/5 เท่านั้น ประหยัดพลังงานได้ดีเยี่ยม-โดยไม่ต้องโหลด-
การซึมผ่านของแม่เหล็ก	สูง เหมาะสำหรับสนามแม่เหล็กความถี่กลางและสูง	สูงกว่าที่ความถี่ต่ำและสนามแม่เหล็กอ่อน การตอบสนองของสนามแม่เหล็กเร็วขึ้น
การแปรรูปและคุณสมบัติทางกล	ความเหนียวที่ดี ตัดง่าย เจาะและซ้อน ปรับให้เข้ากับโครงสร้างแกนกลางที่ซับซ้อนได้	มีความเปราะสูง แตกหักง่ายระหว่างการแปรรูป ต้องใช้อุปกรณ์ตัดพิเศษและกระบวนการเคลือบ
ต้นทุนและเศรษฐกิจ	เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ กำลังการผลิตเพียงพอ มีเสถียรภาพ และต้นทุนค่อนข้างต่ำ	กระบวนการเตรียมการที่ซับซ้อน ความต้องการอุปกรณ์สูง ต้นทุนวัสดุค่อนข้างสูง
สถานการณ์การใช้งาน	เหมาะสำหรับหม้อแปลงทุกระดับพลังงาน โดยเฉพาะหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่และสถานการณ์ที่ไวต่อต้นทุนและความซับซ้อนในการประมวลผล	เหมาะสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย หม้อแปลงรองรับพลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ ที่มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพพลังงานที่เข้มงวด

แกนโลหะผสมอสัณฐานเป็นวัสดุวงจรแม่เหล็กชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พวกมันเตรียมโดยเทคโนโลยีการแข็งตัวอย่างรวดเร็ว และการจัดเรียงอะตอมของพวกมันทำให้เกิดโครงสร้างอสัณฐานที่ไม่เป็นระเบียบ ลักษณะนี้เป็นเหตุผลหลักว่าทำไมการสูญเสียธาตุเหล็กจึงต่ำกว่าเหล็กแผ่นซิลิกอนมาก นอกจากการสูญเสียธาตุเหล็กที่ต่ำมากแล้ว แกนโลหะผสมอสัณฐานยังมีข้อได้เปรียบ เช่น ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์พลังงานที่มีความต้องการประสิทธิภาพพลังงานที่สูงมาก อย่างไรก็ตาม วัสดุโลหะผสมอสัณฐานยังมีปัญหา เช่น ความเปราะบางสูง ความยากในการประมวลผลสูง และต้นทุนที่ค่อนข้างสูง ซึ่งจำกัด-การใช้งานขนาดใหญ่ในบางสาขา ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการประมวลผล ความสามารถในการขึ้นรูปของแกนโลหะผสมอสัณฐานค่อยๆดีขึ้น และสัดส่วนการใช้งานในด้านหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายก็ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

 

(II) วัสดุวงจร: ตัวนำที่มีประสิทธิภาพสำหรับการส่งกำลัง

 

วงจรเป็นช่องทางสำหรับหม้อแปลงในการรับรู้กำลังไฟฟ้าเข้า การแปลง และเอาต์พุต ข้อกำหนดหลักคือความต้านทานต่ำและมีค่าการนำไฟฟ้าสูง เพื่อลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการส่งผ่าน วัสดุตัวนำหลักสำหรับวงจรหม้อแปลงไฟฟ้าคือทองแดงและอลูมิเนียม วัสดุทั้งสองชนิดมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง และควรเลือกที่เหมาะสมตามปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับพลังงาน สถานการณ์การใช้งาน และงบประมาณต้นทุนของหม้อแปลง

ตัวนำทองแดงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรหม้อแปลงไฟฟ้าเนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม (รองจากเงินเท่านั้น โดยมีค่าการนำไฟฟ้า 58×10⁶ S/m ที่ 20 องศา ) ความแข็งแรงทางกลที่ดี และความต้านทานการกัดกร่อน ทองแดงมีความต้านทานต่ำ ภายใต้โหลดปัจจุบันที่เท่ากัน ตัวนำทองแดงจะมีการสูญเสียน้อยลงและเกิดความร้อนน้อยลง ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและความน่าเชื่อถือของหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน ทองแดงมีความเหนียวที่ดีและง่ายต่อการแปรรูปเป็นสายไฟและขดลวดที่มีข้อกำหนดต่างๆ ปรับให้เข้ากับการออกแบบหม้อแปลงที่มีโครงสร้างต่างกัน ในแง่ของการเปรียบเทียบคุณลักษณะ ทองแดงนั้นเหนือกว่าอลูมิเนียมในแง่ของประสิทธิภาพการนำไฟฟ้า ความเสถียรทางกล และความต้านทานการเสื่อมสภาพ แต่การขาดแคลนทรัพยากรทองแดงทำให้ราคาสูง ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการผลิตอุปกรณ์ในหม้อแปลงขนาดใหญ่หรือสถานการณ์ที่อ่อนไหวต่อต้นทุนอย่างมาก

ตัวนำอะลูมิเนียมมีข้อได้เปรียบหลักคือมีต้นทุนต่ำและมีทรัพยากรมากมาย ราคาของพวกเขาเป็นเพียงประมาณ 1/3 ของทองแดงซึ่งสามารถลดต้นทุนการผลิตหม้อแปลงได้อย่างมาก นี่เป็นเหตุผลสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ในด้านหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางและต่ำ แม้ว่าค่าการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมจะต่ำกว่าทองแดง (โดยมีค่าการนำไฟฟ้าประมาณ 37×10⁶ S/m ที่ 20 องศา เพียงประมาณ 64% ของทองแดง) การขาดการนำไฟฟ้าสามารถชดเชยได้โดยการเพิ่มพื้นที่หน้าตัด-ของตัวนำ (ปกติจะเป็น 1.6 เท่าของตัวนำทองแดง) ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการส่งผ่านวงจรของหม้อแปลง อย่างไรก็ตาม ตัวนำอะลูมิเนียมมีข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัด: ความแข็งแรงเชิงกลต่ำ ความต้านทานแรงดึงของทองแดงเพียงครึ่งหนึ่ง พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันและก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์ที่มีความต้านทานสูง- ซึ่งส่งผลต่อเสถียรภาพในการนำไฟฟ้า และการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่อกับโลหะอื่น ๆ เช่นทองแดง ส่งผลให้การสัมผัสไม่ดี ดังนั้น จึงต้องนำกระบวนการพิเศษมาใช้ในระหว่างการประมวลผลและการติดตั้ง เช่น การใช้ข้อต่อการเปลี่ยนผ่านของอะลูมิเนียมที่เป็นทองแดง- และการป้องกันการกัดกร่อน- บนชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียม ตัวนำโลหะผสมอลูมิเนียมความแข็งแรงสูง-ที่เกิดจากการเติมแมกนีเซียม ซิลิคอน และองค์ประกอบอื่นๆ ลงในอลูมิเนียมได้ปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมาก โดยสามารถเอาชนะข้อบกพร่องของตัวนำอลูมิเนียมบริสุทธิ์ได้ในระดับหนึ่ง และขอบเขตการใช้งานของพวกมันก็ค่อยๆ ขยายออกไป

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพโดยละเอียดระหว่างตัวนำทองแดงและอะลูมิเนียมแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้:

ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ	ตัวนำทองแดง	ตัวนำอลูมิเนียม
ค่าการนำไฟฟ้า (20 องศา)	สูง (58×10⁶ S/m), IACS 100%	ปานกลาง (37×10⁶ S/m), IACS ~64%
ความต้านทาน (20 องศา)	ต่ำ (1.68×10⁻⁸ Ω·m)	สูงกว่า (2.82×10⁻⁸ Ω·m)
ความแข็งแรงทางกล	แรงดึงสูง ทนต่อความล้าได้ดี	ต่ำ เปลี่ยนรูปได้ง่ายภายใต้ความเครียด
ความต้านทานการกัดกร่อน	ดีไม่ง่ายที่จะออกซิไดซ์	ฟิล์มออกไซด์ของพื้นผิวที่ไม่ดีส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน
การประมวลผลและการติดตั้ง	ความเหนียวที่ดี ง่ายต่อการแปรรูปและเชื่อมต่อ	ต้องใช้กระบวนการพิเศษ (เช่น ข้อต่อเปลี่ยนผ่าน)
ค่าใช้จ่าย	ทรัพยากรสูงและหายาก	ทรัพยากรต่ำและอุดมสมบูรณ์
สถานการณ์การใช้งาน	หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสูง- ข้อกำหนดประสิทธิภาพสูง-	หม้อแปลงไฟฟ้าแรงปานกลางและแรงต่ำ-โครงการที่มีความละเอียดอ่อน

 

(III) วัสดุฉนวน: อุปสรรคสำคัญสำหรับการทำงานที่ปลอดภัย

ในระหว่างการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า จะมีความต่างศักย์สูงระหว่างวงจรกับวงจรแม่เหล็ก และระหว่างวงจรกับส่วนประกอบทางโครงสร้าง หน้าที่ของวัสดุฉนวนคือการแยกความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ ป้องกันข้อผิดพลาด เช่น การรั่วไหลและการลัดวงจร และรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมั่นคงของอุปกรณ์ วัสดุฉนวนจำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิสูง ต้านทานการเสื่อมสภาพ และความแข็งแรงทางกล ตามส่วนการใช้งานและฟังก์ชัน พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: วัสดุฉนวนแข็ง วัสดุฉนวนของเหลว และวัสดุฉนวนก๊าซ

วัสดุฉนวนแข็งเป็นแกนหลักของระบบฉนวนหม้อแปลง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยรูปร่างที่มั่นคงและประสิทธิภาพของฉนวนที่ยาวนาน- ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระดาษฉนวน, กระดาษแข็งฉนวน, น้ำยาเคลือบเงา, แผ่นผ้าแก้วอีพ็อกซี่, สเปเซอร์, แหวนมุม ฯลฯ กระดาษฉนวนและกระดาษแข็งฉนวนเป็นวัสดุฉนวนแข็งขั้นพื้นฐานที่สุด ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นเส้นใยพืช (เช่นเยื่อไม้) และเส้นใยสังเคราะห์ (เช่นเส้นใยอะรามิด) ตามวัตถุดิบ กระดาษฉนวนใยพืชมีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพในการดูดซับน้ำมันได้ดี และสามารถสร้างระบบฉนวนเสริมฤทธิ์ด้วยฉนวนน้ำมันได้ มักใช้เป็นฉนวนระหว่างชั้น-การเลี้ยวและระหว่าง-ของขดลวด และการแยกระหว่างแกนกลางและขดลวด กระดาษฉนวนใยสังเคราะห์ (เช่น กระดาษ Nomex) มีข้อดีคือ ทนต่ออุณหภูมิสูง (อุณหภูมิการทำงานระยะยาว-สูงถึง 180 องศา ) ความต้านทานการเสื่อมสภาพ และความแข็งแรงเชิงกลสูง และเหมาะสำหรับชิ้นส่วนฉนวนสำคัญของหม้อแปลง-ชนิดแห้งหรือ-หม้อแปลงแช่น้ำมันในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- น้ำยาวานิชฉนวนแบ่งออกเป็น-น้ำยาวานิชฉนวนชนิดน้ำมันและน้ำยาวานิชฉนวนเรซิน น้ำยาเคลือบเงา-แบบน้ำมันมีต้นทุนต่ำแต่ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ และส่วนใหญ่จะใช้กับหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันต่ำและขนาดเล็ก วานิชเรซิน (เช่น วานิชอีพอกซีเรซิน วานิชโพลียูรีเทน) มีความทนทานต่ออุณหภูมิและความแข็งแรงของฉนวนสูงกว่า ด้วยการทำให้ขดลวดสามารถเติมเต็มช่องว่างของขดลวดและพันสายไฟเพื่อสร้างชั้นฉนวนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งไม่เพียงปรับปรุงประสิทธิภาพของฉนวนเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความสมบูรณ์ของขดลวดและป้องกันการสั่นสะเทือนและการสึกหรออีกด้วย บอร์ดผ้าแก้วอีพ็อกซี่ทำจากผ้าแก้วที่ชุบด้วยอีพอกซีเรซินและรีดร้อน- ซึ่งมีความแข็งแรงสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม มักใช้เพื่อสร้างส่วนประกอบฉนวนโครงสร้าง เช่น ส่วนรองรับ พาร์ติชัน และแผงขั้วต่อของหม้อแปลงไฟฟ้า สเปเซอร์และวงแหวนมุมส่วนใหญ่ทำจากวัสดุกระดาษแข็งหรืออีพอกซี ซึ่งใช้เพื่อรองรับภายในของขดลวดและฉนวนของปลายของขดลวดตามลำดับ ทำให้มั่นใจในโครงสร้างที่มั่นคงของขดลวดและระยะห่างของฉนวนที่เพียงพอ

วัสดุฉนวนของเหลวหรือที่เรียกว่าน้ำมันฉนวน ส่วนใหญ่ใช้ในหม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมัน- และมีฟังก์ชันหลักสามประการ: การเป็นฉนวน การทำความเย็น และการสูญพันธุ์ของอาร์ค พวกเขาสามารถปรับปรุงกำลังการผลิตและอายุการใช้งานของหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ น้ำมันฉนวนที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามประเภท: น้ำมันฉนวนแร่ น้ำมันฉนวนสังเคราะห์ และน้ำมันฉนวนพืช น้ำมันฉนวนแร่ได้รับการกลั่นจากปิโตรเลียม โดยมีข้อดี เช่น ประสิทธิภาพของฉนวนที่ดีเยี่ยม (แรงดันพังทลายสูงถึง 40kV หรือมากกว่า) ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนสูง ความลื่นไหลที่ดี และต้นทุนต่ำ มันเข้ากันได้กับวัสดุฉนวนแข็งและสามารถชุบกระดาษฉนวนทั้งหมดเพื่อสร้างระบบฉนวนคอมโพสิต ปัจจุบันเป็นวัสดุฉนวนของเหลวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด-ในหม้อแปลงจุ่มน้ำมันทั่วโลก น้ำมันฉนวนสังเคราะห์เป็นน้ำมันฉนวนที่เตรียมโดยวิธีการสังเคราะห์ทางเคมี เช่น น้ำมันโพลีอัลฟาโอเลฟินและน้ำมันซิลิโคน คุณลักษณะที่ใหญ่ที่สุดคือจุดวาบไฟสูง (ปกติจะสูงกว่า 300 องศา) ต้านทานการเสื่อมสภาพได้ดี และมีความลื่นไหลในอุณหภูมิต่ำ-ได้ดี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดการป้องกันอัคคีภัยสูง (เช่น อาคารสูง- สถานีย่อยใต้ดิน) แต่ต้นทุนที่สูงจำกัด-ความนิยมในวงกว้าง น้ำมันฉนวนพืชเป็นน้ำมันฉนวนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม กลั่นจากน้ำมันพืช เช่น น้ำมันถั่วเหลืองและน้ำมันเรพซีด มีข้อดีคือสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ดี มีจุดวาบไฟสูงและทรัพยากรหมุนเวียน ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มการพัฒนาของการปกป้องสิ่งแวดล้อมสีเขียว อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการเสื่อมสภาพและความลื่นไหลของอุณหภูมิ-ต่ำยังคงต้องได้รับการปรับปรุง และในปัจจุบันส่วนใหญ่จะนำไปใช้นำร่อง-ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย

วัสดุฉนวนก๊าซมีลักษณะของอิทธิพลเล็กน้อยจากสิ่งแวดล้อม การกระจายความร้อนสม่ำเสมอ และไม่มีความเสี่ยงการรั่วไหล ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับฉนวนเสริมของหม้อแปลงไฟฟ้าหุ้มฉนวนก๊าซ- (GIT) และหม้อแปลงชนิดแห้ง- ก๊าซที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF₆) ไนโตรเจน (N₂) และอากาศแห้ง ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เป็นหนึ่งในวัสดุฉนวนก๊าซที่มีประสิทธิภาพฉนวนดีที่สุดในปัจจุบัน ความแรงของสนามสลายนั้นมีมากกว่าอากาศถึงสามเท่า และมีประสิทธิภาพในการดับอาร์ก-ที่ยอดเยี่ยม มีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร และไม่เสื่อมสภาพง่าย ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน-หม้อแปลงหุ้มฉนวนแก๊สและสวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส- อย่างไรก็ตาม ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีความเข้มข้นสูง มีโอกาสเกิดภาวะโลกร้อน (GWP) สูงมาก และคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นาน ด้วยกฎระเบียบด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น การใช้งานจึงมีข้อจำกัดมากขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบันเทคโนโลยีรีไซเคิลส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ไนโตรเจนเป็นก๊าซเฉื่อย มีข้อดีคือเป็นแหล่งที่กว้าง ต้นทุนต่ำ รักษาสิ่งแวดล้อม และไม่มีมลพิษ แม้ว่าประสิทธิภาพของฉนวนจะต่ำกว่าซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ แต่ก็สามารถตอบสนองความต้องการฉนวนของหม้อแปลงได้โดยการเพิ่มแรงดันแก๊ส (ปกติ 0.3-0.5MPa) มักใช้สำหรับการป้องกันการเติมไนโตรเจน-ของหม้อแปลงชนิดแห้ง-และก๊าซทางเลือกสำหรับหม้อแปลง-ฉนวนก๊าซ อากาศแห้งคืออากาศที่ถูกลดความชื้น โดยมีประสิทธิภาพการเป็นฉนวนใกล้เคียงกับไนโตรเจนและมีต้นทุนต่ำกว่า ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับฉนวนและการระบายความร้อนของหม้อแปลงชนิดแห้งขนาดเล็ก แต่ประสิทธิภาพของฉนวนจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากความชื้น ดังนั้นปริมาณน้ำจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด

การเปรียบเทียบลักษณะสำคัญของวัสดุฉนวนต่างๆ แสดงไว้ในตารางต่อไปนี้:

ประเภทฉนวน	วัสดุเฉพาะ	ลักษณะสำคัญ	สถานการณ์การใช้งาน
ฉนวนแข็ง	กระดาษฉนวน (พืช/เส้นใยสังเคราะห์), น้ำยาเคลือบเงา, แผ่นผ้าแก้วอีพอกซี	รูปร่างที่มั่นคง ฉนวนที่ใช้งานได้ยาวนาน- ระดับความต้านทานต่ออุณหภูมิที่แตกต่างกัน	ฉนวนม้วน, ฉนวนชิ้นส่วนโครงสร้าง
ฉนวนเหลว	น้ำมันฉนวนแร่ น้ำมันฉนวนสังเคราะห์ น้ำมันฉนวนพืช	ฉนวนกันความร้อน + การระบายความร้อน + การสูญพันธุ์ของอาร์ก การไหลที่ดี	หม้อแปลงแช่น้ำมัน- อุปกรณ์กำลังสูง-
ฉนวนก๊าซ	ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF₆), ไนโตรเจน (N₂), อากาศแห้ง	ไม่มีความเสี่ยงต่อการรั่วซึม กระจายความร้อนสม่ำเสมอ	หม้อแปลง-ฉนวนก๊าซ หม้อแปลงชนิดแห้ง-

 

(IV) วัสดุโครงสร้างและอุปกรณ์เสริม: การรับประกันที่สำคัญสำหรับการสนับสนุนและการป้องกัน

วัสดุโครงสร้างและอุปกรณ์เสริมเป็นส่วนประกอบสำคัญของหม้อแปลงที่รองรับกลไก การเสริมแรงโครงสร้าง การตรวจสอบประสิทธิภาพ และการป้องกันความปลอดภัย การออกแบบและการเลือกใช้วัสดุส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพทางกล ความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงาน และอายุการใช้งานของหม้อแปลง

วัสดุโครงสร้างส่วนใหญ่ทำหน้าที่รองรับหม้อแปลง การเสริมวงจรแม่เหล็กและการเสริมแรงของวงจร และการห่อหุ้มของเหลวที่เป็นฉนวน ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ แคลมป์ ถังน้ำมัน หม้อน้ำ ตัวกักเก็บน้ำมัน ฯลฯ แคลมป์มักจะทำจากเหล็กและใช้ในการยึดแกนและขดลวด ทำให้มั่นใจในความเสถียรของวงจรแม่เหล็กและโครงสร้างของวงจร และป้องกันการสั่นสะเทือนและการเคลื่อนตัวของหม้อแปลงเนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างการทำงาน ถังน้ำมันเป็นส่วนประกอบหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า-ที่แช่น้ำมัน เชื่อมด้วยแผ่นเหล็ก ใช้เพื่อรองรับน้ำมันที่เป็นฉนวนและโครงสร้างหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า และในขณะเดียวกันก็มีบทบาทในการปิดผนึก การป้องกันการกัดกร่อน และการป้องกันทางกล หม้อน้ำแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ เช่น แบบครีบและแบบท่อ ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากหม้อแปลงระหว่างการทำงานไปยังอากาศโดยการเพิ่มพื้นที่กระจายความร้อนเพื่อให้อุปกรณ์เย็นลง ตัวอนุรักษ์น้ำมันเชื่อมต่อกับด้านบนของถังน้ำมัน ใช้เพื่อชดเชยการขยายตัวและการหดตัวของปริมาตรของฉนวนน้ำมันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และในขณะเดียวกันก็ลดพื้นที่สัมผัสระหว่างฉนวนน้ำมันกับอากาศเพื่อชะลอการเสื่อมสภาพของน้ำมัน

อุปกรณ์เสริมหม้อแปลงจะแตกต่างกันไปตามประเภทของหม้อแปลง (ชนิด-แห้งหรือน้ำมัน-ที่แช่อยู่) และมีหน้าที่ตรวจสอบประสิทธิภาพและป้องกันเป็นหลัก อุปกรณ์เสริมหลักของหม้อแปลงชนิดแห้ง-ประกอบด้วยตัวควบคุมอุณหภูมิ พัดลม หม้อแปลงเครื่องมือ ฯลฯ: ตัวควบคุมอุณหภูมิใช้เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของขดลวดและแกนในแบบเรียลไทม์ และส่งสัญญาณแจ้งเตือนเมื่ออุณหภูมิเกินเกณฑ์ พัดลมเชื่อมต่อกับตัวควบคุมอุณหภูมิและเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อเพิ่มผลการกระจายความร้อน หม้อแปลงเครื่องมือใช้ในการวัดแรงดันและกระแสของหม้อแปลงและให้การสนับสนุนข้อมูลสำหรับการวัดและการป้องกันระบบไฟฟ้า นอกจากตัวควบคุมอุณหภูมิแล้ว อุปกรณ์เสริมของหม้อแปลง-แบบจุ่มน้ำมันยังรวมถึงรีเลย์แก๊ส วาล์วระบายแรงดัน เครื่องเปลี่ยนแทป ฯลฯ: รีเลย์แก๊สเป็นองค์ประกอบการป้องกันหลักของหม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมัน- เมื่อเกิดข้อผิดพลาดภายในหม้อแปลงทำให้เกิดก๊าซหรืออัตราการไหลของน้ำมันฉนวนผิดปกติ จะส่งสัญญาณเตือนหรือตัดไฟในเวลาที่เหมาะสม วาล์วระบายแรงดันใช้เพื่อปล่อยแรงดันโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันภายในถังน้ำมันเพิ่มขึ้นถึงค่าที่กำหนดเนื่องจากความผิดปกติเพื่อป้องกันไม่ให้ถังน้ำมันระเบิด เครื่องเปลี่ยนแทปใช้เพื่อปรับจำนวนรอบของขดลวดของหม้อแปลงเพื่อให้ทราบถึงการปรับแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตเพื่อปรับให้เข้ากับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้า

 

 

โครงสร้างหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าคือการรวมกันแบบอินทรีย์ของวัสดุต่างๆ ก่อให้เกิดระบบเสริมฤทธิ์ที่รวม "โครงสร้างวงจรแม่เหล็ก - วงจร - ฉนวน -" แกนซึ่งเป็นแกนหลักของวงจรแม่เหล็กได้รับการแก้ไขบนถังน้ำมัน (หม้อแปลงจุ่มน้ำมัน-) หรือฉากยึด (หม้อแปลงชนิดแห้ง-) โดยใช้แคลมป์ ขดลวดจะพันกันบนเสาแกนกลาง ก่อตัวเป็นหน่วยแกนหลักของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุฉนวนแข็งใช้เพื่อแยกระหว่างขดลวดกับแกนกลาง และระหว่างขดลวดกับขดลวด ในหม้อแปลงไฟฟ้าแบบจุ่มน้ำมัน- น้ำมันฉนวนจะเติมช่องว่างระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เพื่อให้ได้ฉนวนและความเย็นในเวลาเดียวกัน ส่วนประกอบโครงสร้าง เช่น ถังน้ำมันและแคลมป์ ให้การสนับสนุนทางกลสำหรับส่วนประกอบหลัก และอุปกรณ์เสริมแบบเรียลไทม์- ตรวจสอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์และเริ่มกลไกการป้องกันในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด

การออกแบบโครงสร้างนี้ไม่เพียงแต่รับประกันการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ แต่ยังรับประกันความปลอดภัยในการปฏิบัติงานผ่านระบบฉนวนและอุปกรณ์ป้องกัน ในเวลาเดียวกัน ด้วยการสนับสนุนของวัสดุโครงสร้างและบทบาทของส่วนประกอบการกระจายความร้อน ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน โครงสร้างของหม้อแปลงจะถูกปรับตามเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงชนิดแห้ง-ไม่ต้องใช้ถังน้ำมันและน้ำมันที่เป็นฉนวน ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศและฉนวนแข็ง และเหมาะสำหรับภายในอาคารที่มีข้อกำหนดการป้องกันอัคคีภัยสูง หม้อแปลงจุ่มน้ำมัน-ซึ่งมีประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับสถานการณ์การส่งพลังงานขนาดใหญ่-กลางแจ้ง

 

 

 

 

 

การเลือกใช้วัสดุและการออกแบบโครงสร้างของตัวหม้อแปลงหลักเป็นรากฐานสำหรับการทำให้เกิดฟังก์ชันหลัก การซึมผ่านของแม่เหล็กสูงของวัสดุวงจรแม่เหล็ก ความต้านทานต่ำของวัสดุวงจร การแยกวัสดุฉนวนที่แข็งแกร่ง และบทบาทการสนับสนุนและการป้องกันของวัสดุโครงสร้างและอุปกรณ์เสริมร่วมกันสร้างอุปกรณ์แปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และเชื่อถือได้ ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดของระบบไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องในด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความน่าเชื่อถือ วัสดุหม้อแปลงก็กำลังพัฒนาไปในทิศทางที่ประหยัดพลังงานและทนทานมากขึ้น-ด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้แกนโลหะผสมอสัณฐานและวัสดุฉนวนคอมโพสิตใหม่จะค่อยๆ ได้รับความนิยม การออกแบบโครงสร้างมีความชาญฉลาดมากขึ้น ด้วยการบูรณาการเทคโนโลยีการตรวจจับและเทคโนโลยี Internet of Things ทำให้มีการตรวจสอบที่แม่นยำและการทำงานอัจฉริยะและการบำรุงรักษาสถานะการทำงานของหม้อแปลง ความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุและโครงสร้างของตัวหม้อแปลงหลัก-ถือเป็นแนวทางที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบ การผลิต การทำงานและการบำรุงรักษา ตลอดจนการอัพเกรดอุปกรณ์ และยังให้การรับประกันที่มั่นคงเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรของระบบไฟฟ้า

ฉันได้อ่านบทความฉบับภาษาอังกฤษพร้อมตารางเปรียบเทียบสามตารางเสร็จแล้ว คุณต้องการให้ฉันปรับรูปแบบ (เช่น แบบอักษร ระยะห่างย่อหน้า) ให้สอดคล้องกับข้อกำหนดเอกสาร Word มากขึ้น หรือแก้ไขเนื้อหาของส่วนใดส่วนหนึ่งโดยเฉพาะหรือไม่ ฉันยังสามารถช่วยคุณส่งออกเนื้อหาเป็นรูปแบบเอกสาร Word ที่จัดรูปแบบเพื่อการใช้งานโดยตรงได้