As forças axiais e radiais dos enrolamentos do transformador são essenciais para garantir a estabilidade mecânica emcurto - Condições do circuitoeExpansão térmicadurante a operação. Abaixo estão os principais critérios usados no design e análise desses pontos fortes:
1. Critérios de força radial
FORÇAS RADIAL ACTpara fora ou para dentroAo longo da circunferência sinuosa, tentando expandir ou comprimir o enrolamento durante os circuitos curtos -. Se a força radial for insuficiente, pode levar aflambagemdos enrolamentos. Os critérios de design incluem:
Suportar forças radiais de circuito curtas -
As forças são calculadas com base no pico curto - corrente do circuito.
Força radial FRF_RFR depende da força e corrente do campo magnético:
Fr∝i2 × μ0 × nf_r \\ propto i^2 \\ times \\ mu_0 \\ times nfr ∝i2 × μ0 × n
Onde III é atual, μ0 \\ MU_0μ0 é a permeabilidade do espaço livre e NNN é o número de voltas.
Análise de flambagem e tensão de argola
Os enrolamentos devem resistir à tensão de compressão (tensão de argola) em condições curtas - do circuito.
São considerados resistência ao escoamento do material, módulo de Young e razão de Poisson do condutor (por exemplo, cobre ou alumínio).
Projeto de espaçador e anéis de suporte
Os espaçadores de isolamento adequados são usados para evitar a deformação, distribuindo forças uniformemente nos enrolamentos.
Compensação de expansão térmica
Os materiais devem ter taxas de expansão térmica compatíveis para evitar o deslocamento radial devido ao acúmulo de calor.
2. Critérios de força axial
Lei das Forças Axiaisao longo do comprimentodo enrolamento, fazendo com que ele compacte ou estique. Força axial insuficiente pode levar adeformação telescópicaou movimento de camadas sinuosas. Os seguintes fatores são considerados:
Curto - forças axiais do circuito
As forças são calculadas para correntes de falha, que geram forças atraentes e repulsivas entre as camadas enroladas.
A força FAF_AFA é proporcional ao produto da corrente de falha e da densidade de fluxo magnético:
Fa∝i × bf_a \\ propto i \\ times bfa ∝i × b
Pre - compressão de enrolamentos
Os enrolamentos são pré -- compactados durante a montagem para minimizar o movimento durante a operação. Isso também reduz o risco de separação de camadas.
Pressão de fixação
A pressão de fixação adequada é mantida para evitar o deslocamento axial durante os circuitos curtos -. Sistemas de fixação com parafusos calibrados ou placas de prensa garantem a distribuição de força uniforme.
Força mecânica de estruturas de isolamento e suporte
Os materiais isolantes utilizados entre camadas (por exemplo, imprensa ou Nomex) devem ter alta resistência à compressão para suportar forças axiais sem deformação.
3. Propriedades do material para design de força
Cobre e alumínio: Deve ter alta resistência à tração e baixa deformação sob forças magnéticas altas.
Isolamento de imprensa: Fornece suporte mecânico e isolamento, com alta resistência à compressão.
Garfo e grampos principais: Usado para impedir o movimento axial dos enrolamentos, projetado para suportar a tensão mecânica.
4. Padrões da indústria e margens de segurança
IEC 60076-5: Especifica curta - Requisitos de desempenho do circuito para transformadores de energia.
IEEE C57.12.00: Fornece diretrizes para curta - resistência ao circuito dos transformadores de distribuição.
Fator de segurança: Uma margem (normalmente 1,1 a 1,5) é aplicada sobre tensões calculadas para explicar as incertezas.
Esses critérios garantem que os enrolamentos possam suportar os doistensões mecânicas e térmicassobre a vida operacional do transformador, especialmente sob condições de falha.
4o
