التدريع المغناطيسي والكهرومغناطيسي لخزانات زيت المحولات

أثناء تشغيل المحول ، سيؤدي التدفق المغناطيسي الرئيسي الذي يمر عبر النواة إلى فقدان الحديد ، وسيؤدي التيار المتدفق في اللف إلى فقدان النحاس. بالإضافة إلى هذين النوعين الرئيسيين من الخسائر ، فإن تدفق التسرب الناتج عن التيار المتعرج وتدفق التسرب الذي يهرب من النواة عندما يكون النواة مبالغًا فيه سيؤدي أيضًا إلى خسائر إضافية على الأجزاء الهيكلية للمحول. وتشمل هذه الأجزاء الهيكلية اللفات ، المشابك الأساسية ، الصفائح الأساسية ، وخزانات الزيت.
من بينها ، في محولات السعة الكبيرة - ، يصبح جدار خزان الزيت أحد المناطق المركزة لخسائر إضافية بسبب مساحتها الكبيرة وموقعها بالقرب من منطقة المجال المغناطيسي للتسرب. هذا الجزء من الخسارة لا يزيد من فقدان الطاقة فحسب ، بل قد يتسبب أيضًا في ارتفاع درجة الحرارة المحلية لجدار خزان النفط ، مما يؤثر على سلامة وموثوقية تشغيل المحولات.

من أجل تقليل الخسارة الإضافية لجدار خزان الزيت بشكل فعال ومنع ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، غالبًا ما يتم استخدام التدريع المغناطيسي (المكون من صفائح الصلب السيليكون) أو التدريع الكهرومغناطيسي (باستخدام ألواح النحاس أو ألواح الألومنيوم) في كثير من الأحيان داخل خزان الزيت لمحولات السعة الكبيرة {}}. يمكن لهذه المواد التدريبية توجيه أو امتصاص تدفق التسرب ، مما يقلل من تأثيرها على خزان النفط والأجزاء الهيكلية الأخرى ، وهي تدابير مهمة لتحسين كفاءة التشغيل وحياة المحول.

الشكل 1: المجال المغناطيسي تسرب المحول

بنية التدريع المغناطيسي

الشكل 2: محول خزان زيت محول التدريع المغناطيسي

 

 

 

أ) الشريط - الدرع المغناطيسي على شكل (ارتفاع الدرع المغناطيسي H يساوي عرض ورقة الصلب السيليكون)
ب) ورقة - الدرع المغناطيسي على شكل (ارتفاع الدرع المغناطيسي H يساوي سماكة تصفيح ورقة الصلب السيليكون)

هناك هيكلان للدرع المغناطيسي لخزانات الزيت ، كما هو مبين في الشكل 2. أحدهما عبارة عن قطاع مغناطيسي على شكل شريط- ، وهو عبارة عن ورقة فولاذية من السيليكون بعرض جرح يوم واحد في حلقة ، كما هو مبين في الشكل 2 أ. عند استخدام هذا النوع من الدرع المغناطيسي ، يدخل تدفق التسرب إلى الدرع المغناطيسي من اتجاه سمك ورقة الصلب السيليكون ، وفقدان تيار الدوامة في الدرع المغناطيسي صغير ؛ النوع الآخر من الدرع المغناطيسي هو ورقة - على شكل درع مغناطيسي على شكل ، وهو عبارة عن ورقة فولاذية من السيليكون مقطعة إلى صفائح b × l ، مكدسة في سماكة معينة كما هو موضح في الشكل 2 ب ، ثم تثبيتها على جدار خزان الزيت. هذا النوع من الدرع المغناطيسي له فقدان تيار كبير في الدرع المغناطيسي لأن تدفق التسرب يدخل الدرع المغناطيسي رأسياً. ومع ذلك ، فإن النوع الأخير من الدرع المغناطيسي هو أبسط للتصنيع من السابق.
تستخدم المصانع عادة التدريع المغناطيسي وفقًا لمواصفات العرض الموحدة ، والتحكم في تدفق التسرب في منتصف الدرع المغناطيسي حوالي 1.7 طن ، وتحديد سمك الدرع المغناطيسي ، بحيث يكون فقدان الدرع المغناطيسي صغيرًا نسبيًا ، ويتم الاحتفاظ بارتفاع درجة الحرارة في المدى المسموح به.

الشكل 3: كثافة تدفق التسرب وتوزيع التدفق المغناطيسي الذي يدخل جدار خزان الزيت

 

 

أ) المجال المغناطيسي للتسرب للمحول
ب) كثافة التدفق التسرب التي تدخل جدار خزان الزيت دون التدريع المغناطيسي
ج) تدفق التسرب في التدريع المغناطيسي

يعتمد حساب كثافة التدفق المغناطيسي في الدرع المغناطيسي على توزيع تدفق التسرب في المحول. يوضح الشكل 1 المجال المغناطيسي للتسرب في المحول ، ويظهر توزيع تدفق التسرب الذي يدخل جدار خزان الزيت في الشكل 3.
في الشكل 3 ، BM هو سعة الكثافة المغناطيسية للتسرب التي تدخل خزان الزيت والدرع المغناطيسي ، كما أنها أقصى قيمة للتدفق المغناطيسي في منتصف خزان الزيت والدرع المغناطيسي. التدفق المغناطيسي في الدرع المغناطيسي هو جزء لا يتجزأ من كثافة التدفق المغناطيسي على طول الارتفاع ، مما يؤدي إلى الشكل الموضح في الشكل 3C. يعطي تقسيم مساحة الدرع المغناطيسي بواسطة التدفق المغناطيسي كثافة التدفق المغناطيسي في الدرع المغناطيسي.

قد يزيد استخدام التدريع المغناطيسي من المكون الشعاعي للتدفق المغناطيسي للتسرب ، مما يزيد من فقدان تيار الدوامة للتدفق المغناطيسي الشعاعي لللف وارتفاع درجة الحرارة المحلية لبعض الملفات. عند حساب فقدان تيار الدوامة لللف والنظر في ارتفاع درجة حرارة النقطة الساخنة ، يجب النظر في تأثير التدريع المغناطيسي على توزيع المجال المغناطيسي للتسرب.
يمكن أن يؤدي استخدام التدريع المغناطيسي إلى تقليل فقدان خزان الزيت بشكل كبير. بعد استخدام التدريع المغناطيسي ، يكون فقدان خزان الزيت هو مجموع الخسارة في جدار خزان الزيت والخسارة في الدرع المغناطيسي.
عند استخدام التدريع المغناطيسي ، انتبه إلى تثبيت التدريع المغناطيسي وضمان تأريض جيد للدرع المغناطيسي. إذا لم يتم إصلاح التدريع المغناطيسي بشكل جيد ، فقد تزداد ضوضاء المحول بسبب الاهتزاز ، وقد يسبب سوء التأريض تفريغًا محليًا بسبب التعليق المحتمل.

مبدأ التدريع المغناطيسي

يقوم التدريع المغناطيسي ببناء مسار مقاومة مغناطيسي أقل بكثير من الصفيحة الفولاذية لخزان الوقود عن طريق وضع مواد نفاذية مغناطيسية عالية (مثل صفائح الصلب السيليكون) على الجدار الداخلي لخزان الوقود ، مما يجبر التدفق المغناطيسي للتسرب على الانحراف بنشاط من جسم الخزان والتركيز من خلال الطبقة المحمية. هذه العملية هي في الأساس الانتقاء الطبيعي للتدفق المغناطيسي - باتباع قانون "تقليل المقاومة المغناطيسية" ، يتم التقاط المجال المغناطيسي للتسرب بكفاءة بواسطة ورقة الصلب السيليكون ، مما يقلل بشكل كبير من فقدان تيار الدوامة بشكل كبير في جدار خزان الوقود وتجنب التجاوز المحلي. في الوقت نفسه ، كتحويل مغناطيسي مقيد قوي ، فإن الدرع المغناطيسي يحبس التدفق المغناطيسي للتسرب المنتشرة داخل نفسه لتشكيل حلقة مغلقة ، ويضعف بشكل كبير قوة المجال المغناطيسي الشائكة خارج خزان الوقود (وخاصة الفتحة واللحام) ، والقضاء على التداخل الكهرومغناطيسي للمعدات المحيطة. التكلفة هي أن طبقة التدريع تولد الخلل والخسائر التيار الدوامة بسبب حمل التدفق المغناطيسي (الذي يمكن تحسينه من خلال اختيار منخفض - فقدان الصلب السيليكون وتصميم تبديد الحرارة) ، لكن الخسارة الكلية قد حققت ترحيلًا استراتيجيًا من التخلص غير القابل للتنقل (خزان الوقود) للتركيز القابل للإدارة ، والاستمتاع بالتوافق.

التدريع الكهرومغناطيسي

يستخدم التدريع الكهرومغناطيسي أيضًا لدرع خزانات الزيت لمحولات السعة الكبيرة- ، وخاصة محامي خزان النفط بالقرب من خيوط التيار الكبيرة.
يستخدم التدريع الكهرومغناطيسي التيارات الدوامة في لوحات موصلة لإعادة توزيع تدفق التسرب. تتمثل وظيفتها في زيادة المقاومة المغناطيسية لجزء التدريع الكهرومغناطيسي ، بحيث يتم تقليل مكون تدفق التسرب لجزء التدريع الكهرومغناطيسي ، مما يقلل من كثافة التيار الدوامة والتيار الدودي في خزان الزيت ، مما يقلل من الخسارة في خزان الزيت في التداخل المحلي لخزان الزيت والأجزاء الهيكلية.
نظرًا لوجود تيارات دوامة في التدريع الكهرومغناطيسي ، هناك خسائر في التدريع الكهرومغناطيسي نفسه ، وبالتالي فإن فقدان خزان الزيت هو مجموع الخسارة في جدار خزان الزيت والخسارة في التدريع الكهرومغناطيسي.
بشكل عام ، عند استخدام ألواح الألومنيوم كدرع كهرومغناطيسي ، يكون سمك ألواح الألومنيوم حوالي 8 ملم ؛ عند استخدام ألواح النحاس كدرع كهرومغناطيسي ، يكون سمك لوحات النحاس حوالي 4 مم.
نظرًا لأن التدريع الكهرومغناطيسي له تفاعل تيار الدوامة ، فإن التدريع الكهرومغناطيسي سيقلل من المكون الشعاعي لتدفق التسرب ، والذي لا يقلل فقط من فقدان خزان الزيت ولكنه يقلل أيضًا من فقدان تيار الدوامة لتدفق التسرب الشعاعي لللف. يظهر تأثير استخدام التدريع المغناطيسي والدرع الكهرومغناطيسي لتقليل الخسائر الإضافية في الجدول ، ويكون الخسارة الإضافية الإجمالية عند استخدام التدريع المغناطيسي 100 ٪ للمقارنة.

مبدأ التدريع الكهرومغناطيسي

Eddy Current Anti - المغناطيسية: يتم استخدام مواد معدنية ذات موصلية كهربائية جيدة (مثل النحاس ، الألومنيوم ، إلخ) كطائف في منفذ خزان الزيت. عند تشغيل المحول ، سيولد المجال المغناطيسي المتناوب تيارات الدوامة في هذه المواد الموصلة. وفقًا لقانون لينز ، ستولد تيارات الدوامة مجالًا مغناطيسيًا في الاتجاه المعاكس للحقل المغناطيسي الأصلي. يمكن لهذا المجال المغناطيسي العكسي تعويض جزء من المجال المغناطيسي الأصلي ، وبالتالي إضعاف المجال المغناطيسي ويقلل من تسرب المجال المغناطيسي عبر منفذ خزان الزيت.

إنهاء المجال الكهربائي وتحييد الشحنة: بعد ترتكز الدرع الكهربائي ، يمكنه إنهاء المجال الكهربائي على سطح الموصل. نظرًا لأن الحقل الكهربائي الذي تم إنشاؤه بواسطة الدائرة المحتملة العالية - سوف يحفز الشحنات في الدرع ، فإن هذه الشحنات المستحثة تدخل الأرض عبر نقطة التأريض ، وبالتالي تحييد الشحنات الموجودة على سطح الموصل ، وقمع تداخل الاقتران في المجال الكهربائي ، ومنع الحقل الكهربائي من التأثير الخارجي على ميناء النفط.

يمكن اشتقاق الفرق الرئيسي بين التدريع المغناطيسي والدرع الكهرومغناطيسي من التأثير على مجال التسرب المغناطيسي. عند استخدام التدريع المغناطيسي ، انظر الشكل 3 ، المسار الرئيسي للتسرب المغناطيسي هو ارتفاع اللف وطول مسار الهواء للمسار الشعاعي. المواد المغناطيسية المغناطيسية لها تأثير ضئيل على توزيع التدفق المغناطيسي بسبب نفاذيةها المغناطيسية العالية. من منظور الدائرة المغناطيسية وحساب المجال المغناطيسي ، يمكن اعتبار أن توزيع التدفق المغناطيسي هو دائرة مغناطيسية مغناطيسية ثابتة. لا تؤثر إضافة التدريع المغناطيسي داخل خزان الزيت بشكل أساسي على توزيع التدفق المغناطيسي.
هذا هو الحال أيضا في الواقع. أكدت التجارب أن استخدام التدريع المغناطيسي ليس له أي تأثير على مقاومة الدائرة القصيرة- للمحول ، أي أن مقدار التدفق المغناطيسي لم يتغير ؛ ومع ذلك ، فإن المجال المغناطيسي للتسرب للدرع الكهرومغناطيسي بالقرب من الرصاص الحالي الكبير يختلف. بعد إضافة التدريع الكهرومغناطيسي إلى جدار خزان الزيت ، فإن تيار الدوامة للدرع الكهرومغناطيسي سوف يعوض التدفق المغناطيسي للتسرب الناتج عن الرصاص الحالي الحالي ، مما يقلل من التدفق المغناطيسي للتسرب من الرصاص. هذا هو ampere الثابت - تشغيل الحقل المغناطيسي ، ويقلل تيار الدوامة من التدفق المغناطيسي للتسرب.