Um conjunto completo de transformador consiste principalmente de núcleo de ferro, enrolamentos de cobre, tanque de óleo, conservador de óleo, buchas isolantes, comutador-em carga, relé de gás e outros componentes principais. Como o "coração magnético" do transformador, o núcleo de ferro determina a eficiência da conversão eletromagnética, a perda sem-carga, o volume geral do equipamento e a vida útil-de longo prazo. A qualidade do material e o projeto estrutural são indicadores fundamentais para avaliar a qualidade do produto, especialmente paraTransformadores de distribuição de 500 kVA, transformadores de distribuição convencionais-de economia de energia e transformadores do tipo caixa-fotovoltaica. O design central de alto-desempenho é a garantia fundamental para operação de baixo-perda, estável e de ciclo longo-de equipamentos de distribuição de energia.
1. Funções principais e atualização-de material de aço silício de alta qualidade
O núcleo de ferro serve como principal transportador do circuito magnético do transformador. Para suprimir a perda por histerese e a perda por correntes parasitas geradas pelo fluxo magnético alternado, os transformadores modernos adotam chapas finas de aço silício empilhadas de alta-qualidade (0,35 mm ou mais finas). Atualmente, as principais fábricas de transformadores que economizam-energia substituem universalmente o tradicional aço silício comum por aço silício orientado a-grãos laminados a frio-de alta permeabilidade-.
Esta solução de material otimizada reduz efetivamente o volume do núcleo e o peso geral do equipamento, reduz o consumo de fio de cobre e minimiza a perda de calor pela resistência do condutor. Os principais fabricantes de transformadores de distribuição-com eficiência energética aplicam totalmente esse material magnético-de alta qualidade em toda a sua linha de produtos, incluindo os padrõesTransformadores de distribuição de 500 kVA, para atender aos padrões internacionais de-economia de energia e baixas-perdas. Enquanto isso, os fabricantes profissionais de transformadores de caixa fotovoltaica também contam com esta tecnologia central avançada para melhorar a estabilidade operacional sob condições ambientais externas variáveis e cargas de energia fotovoltaica flutuantes.
2. Composição Básica do Núcleo e Classificação Mainstream
O núcleo de ferro do transformador é composto por duas partes básicas: colunas centrais e jugos de ferro. Os enrolamentos são instalados nas colunas centrais, enquanto as culatras superiores e inferiores conectam cada coluna central para formar um circuito magnético fechado. De acordo com o layout do enrolamento e a estrutura do circuito magnético, os transformadores são divididos em dois tipos principais:transformadores do tipo-núcleoetransformadores do tipo-shell. Ambos os projetos estruturais são amplamente adotados em transformadores de distribuição-de economia de energia e em transformadores de caixa fotovoltaica para se adaptarem a diferentes níveis de capacidade e cenários de aplicação.
3. Características estruturais de transformadores de tipo-de núcleo comum
3.1 Estrutura central de coluna única-fase dois-
Esta estrutura adota duas colunas centrais verticais conectadas por culatras de ferro superior e inferior para formar um circuito magnético fechado independente. Os enrolamentos de alta-tensão e de baixa{2}}tensão são revestidos nas colunas de núcleo duplo em um layout em camadas: os enrolamentos de baixa-tensão são dispostos no lado interno próximo ao núcleo, e os enrolamentos de alta-tensão são dispostos no lado externo. Esta estrutura em camadas simplifica o tratamento de isolamento, atende facilmente aos requisitos padrão de rigidez dielétrica e apresenta estrutura simples e desempenho de alto custo.
É a estrutura principal para equipamentos de distribuição monofásicos de pequena e média-capacidade-, amplamente utilizados emTransformadores de distribuição de 500 kVApara redes elétricas convencionais urbanas e rurais. Os fabricantes de transformadores de caixa fotovoltaica também preferem esse projeto para projetos fotovoltaicos distribuídos de pequeno e médio- porte devido ao seu desempenho estável e instalação conveniente.
3.2 Três-Fase Três-Estrutura Central da Coluna
A estrutura de coluna trifásica-de três{1}}núcleos-é a solução mais comum para transformadores trifásicos de-capacidade média e pequena-. Três grupos de enrolamentos de fase são instalados correspondentemente em três colunas de núcleo independentes, que são conectadas como um todo através de placas de forquilha superior e inferior para formar um circuito magnético fechado trifásico acoplado. Seu princípio de layout de enrolamento é consistente com o dos transformadores-monofásicos, apresentando estrutura simples, produção conveniente e tecnologia madura.
Adequada para cenários convencionais de distribuição de energia industrial e civil, essa estrutura é o produto padrão em massa de fábricas de transformadores de distribuição com eficiência-energética, cobrindo a maioria das demandas convencionais de fornecimento de energia da rede.
3.3 Três-Fase Cinco-Estrutura Central da Coluna
A estrutura de três-fases e cinco-colunas é uma versão atualizada baseada no núcleo de três-fases e três-colunas. Duas colunas auxiliares de núcleo desenrolado são adicionadas em ambos os lados das três colunas principais, servindo como circuitos magnéticos de bypass. A área-da seção transversal e a altura das culatras superior e inferior são reduzidas de acordo, diminuindo efetivamente a altura total do equipamento do transformador.
Sua principal vantagem reside em circuitos magnéticos-trifásicos independentes. O fluxo magnético de sequência-zero gerado por cargas desequilibradas pode ser fechado através das colunas de bypass laterais, tornando a impedância de excitação de sequência-zero consistente com a impedância operacional de sequência-positiva. Essa estrutura se adapta à operação de carga desequilibrada e resolve o problema de limitação de altura de equipamentos de grande-capacidade durante o transporte.
As fábricas-de transformadores que economizam energia aplicam amplamente essa estrutura a equipamentos de distribuição de-grande capacidade.Transformadores de distribuição trifásicos-de cinco{2}colunas de 500 kVAsão altamente reconhecidos em parques industriais e novos projetos centralizados de geração de energia. É também a estrutura preferida para transformadores de caixa fotovoltaica em estações de energia terrestres de grande-escala e projetos fotovoltaicos em telhados com altura de instalação limitada.
4. Características estruturais dos transformadores do tipo Shell-
4.1 Estrutura do tipo-casca-monofásica (revestida-de ferro)
Também conhecido como estrutura de coluna-de três{1}}fase única, o transformador do tipo shell-é projetado com uma coluna de núcleo principal central e duas colunas de jugo laterais simétricas. A largura da coluna central intermediária é igual à largura total das duas colunas laterais. Todos os enrolamentos estão concentrados na coluna do núcleo central, enquanto as duas colunas laterais envolvem os enrolamentos para formar uma estrutura protetora semelhante a uma concha.
Este projeto fornece forte restrição mecânica e suporte para enrolamentos, permitindo excelente resistência à força de impacto eletromagnético. É adequado para condições operacionais especiais de alta-corrente. Muitos fabricantes personalizam transformadores do tipo shell-para condições severas de trabalho ao ar livre e cenários industriais especiais.
4.2 Estrutura do tipo-casca-trifásica (revestida-de ferro)
O núcleo do tipo-invólucro-trifásico é equivalente a três circuitos magnéticos independentes do tipo-invólucro-monofásico dispostos lado a lado. Ele apresenta forte rigidez estrutural e alta estabilidade geral, usado principalmente para cenários especiais de grande-capacidade e alta-transformação de energia atual.
5. Vantagens comparativas de estruturas de tipo-core e de tipo shell-
Transformador-de tipo principal: Estrutura geral simples, menos procedimentos de processamento e enrolamentos de alta-tensão estão longe do núcleo, trazendo baixa dificuldade no tratamento de isolamento e alta segurança operacional. É a escolha principal para transformadores de distribuição convencionais.
Transformador-tipo Shell: Estrutura mecânica sólida e forte capacidade de enrolamento anti-vibração e anti{1}}impacto. No entanto, o processo de fabricação é complexo e os enrolamentos de alta-tensão estão próximos do núcleo, exigindo requisitos mais elevados para a tecnologia de isolamento. É aplicável principalmente a equipamentos de alta-corrente, grande-capacidade e condições de trabalho especiais, incluindo transformadores de distribuição pesados-de 500 kVA personalizados para cenários de carga-industrial pesada.
6. Projeto de resfriamento interno central para operação com alta-carga
Para transformadores de{0}capacidade grande e média, canais de óleo de resfriamento padronizados são reservados dentro do núcleo. O óleo isolante circulante retira o calor gerado pela perda do núcleo, realizando um controle eficiente da temperatura. Os canais internos de óleo podem ser dispostos em paralelo ou perpendicularmente ao plano de laminação da chapa de aço silício de acordo com os requisitos do projeto.
Essa estrutura-de resfriamento integrada é uma configuração padrão paraTransformadores de distribuição de 500 kVAe transformadores de caixa fotovoltaica. Ele resolve efetivamente o problema de acúmulo de calor sob operação de alta carga-de longo prazo, garante desempenho eletromagnético estável do núcleo e suporta a operação confiável de ciclo longo-tanto dos sistemas tradicionais de distribuição de energia quanto dos novos sistemas de geração de energia fotovoltaica.