Un'analisi completa delle caratteristiche e delle applicazioni dei trasformatori a secco

Come componente fondamentale indispensabile dei moderni sistemi energetici,i trasformatori a secco stanno rapidamente sostituendo i tradizionali trasformatori a olio in tutto il mondo con il loro design unico e senza olio e prestazioni di sicurezza superiori.

Concetti di base e principi di funzionamento dei trasformatori a secco

I trasformatori a secco sono trasformatori di potenza che non utilizzano un mezzo isolante liquido (come l'olio di trasformatore).i loro avvolgimenti e il loro nucleo sono direttamente esposti all'aria o sono incapsulati con materiale isolante solidoRispetto ai tradizionali trasformatori immersi in olio, i trasformatori a secco utilizzano materiali isolanti solidi (come resina epossidica e fibra di vetro) per ottenere l'isolamento elettrico tra avvolgimenti,eliminare completamente il rischio di perdite di olio e di incendioIn base al metodo di isolamento, i trasformatori a secco sono principalmente suddivisi in due categorie:impregnati (VPI) e fusi (CRT)Il primo utilizza un processo di impregnazione a pressione di vuoto per impregnare gli avvolgimenti con vernice isolante, mentre il secondo utilizza resina epossidica colata a vuoto per formare uno strato di protezione isolante solido.

Per quanto riguarda il loro principio di funzionamento, i trasformatori a secco seguono ancora il principio fisico di base dell'induzione elettromagnetica.genera un flusso magnetico alternato nel nucleo, che a sua volta induce una forza elettromotrice nell'avvolgimento secondario, ottenendo la conversione della tensione.i trasformatori a secco applicano questo principio fondamentale attraverso un design strutturale unico e una selezione dei materiali per ottimizzare le prestazioniPer esempio, la tecnologia di trasformatore a secco brevettata di TBEA utilizza tre gambe parallele con gli assi perpendicolari alla superficie inferiore.Questo ottimizza efficacemente la distribuzione del campo magnetico e riduce le perdite di corrente circolante ed eddyQuesta struttura innovativa del nucleo, combinata con avvolgimenti a bassa tensione e una lamina appositamente arrotolata (con un angolo di avvolgimento controllato tra 175° e 185°),Migliora significativamente l'efficienza energetica dei trasformatori.

I trasformatori a secco hanno un'ampia gamma di capacità nominali, che vanno da decine di kVA a decine di migliaia di kVA, con 1000 kVA di trasformatori a secco che sono un prodotto dominante sul mercato.Questi trasformatori utilizzano in genere lamiere di acciaio di silicio ad alta permeabilità per il nucleoGli avvolgimenti sono fusi al vuoto e una dissipazione del calore efficiente è ottenuta attraverso sistemi di raffreddamento naturale o forzato.I trasformatori a secco si sono evoluti dai tradizionali 10kV e 35kV ai moderni 66kV e addirittura superiori..

I nomi dei trasformatori a secco riflettono generalmente le loro caratteristiche tecniche.Il numero seguente rappresenta il livello di prestazioneCon i progressi tecnologici, la valutazione dell'efficienza energetica dei trasformatori a secco continua a migliorare.L'impiego di nuovi materiali quali leghe amorfe ha ridotto le perdite sia a carico che a carico di circa il 15%-20% rispetto ai tradizionali trasformatori immersi in olioQuesti progressi tecnologici hanno reso i trasformatori a secco sempre più critici per l'aggiornamento del sistema energetico e lo sviluppo delle energie rinnovabili.

Struttura centrale e innovazioni dei materiali nei trasformatori a secco

La progettazione strutturale dei trasformatori a secco ne determina direttamente le prestazioni e la durata di vita.e un funzionamento affidabile grazie a una configurazione sofisticata dei componenti e all'applicazione di materiali innovativiUn tipico trasformatore a secco è composto da quattro componenti principali: il nucleo, gli avvolgimenti, il sistema di isolamento e il sistema di raffreddamento.Ogni componente è stato progettato e ottimizzato per soddisfare le esigenze di diversi scenari di applicazione.

La struttura del nucleo di ferro costituisce la base del circuito magnetico di un trasformatore a secco.Lo spessore e il processo di laminazione dei fogli di acciaio al silicio hanno un impatto diretto sulle perdite di no-load del trasformatoreL'ultima tecnologia brevettata da TBEA dimostra un approccio innovativo alla progettazione del nucleo in ferro: una struttura con tre gambe parallele, con gli assi perpendicolari alla base.ottimizza efficacemente la distribuzione del campo magnetico e riduce la perdita di energiaAncora più avanzati sono i nuclei di ferro realizzati con leghe amorfe, che possono ridurre le perdite di no-load di oltre il 30% rispetto alle tradizionali lamiere di acciaio al silicio.rendendoli particolarmente adatti per applicazioni con grandi fluttuazioni di caricoSebbene costose, le leghe amorfe offrono significativi vantaggi di risparmio energetico durante l'intero ciclo di vita e stanno diventando una caratteristica standard dei trasformatori di tipo secco di fascia alta.

Il sistema di avvolgimento, in quanto componente del circuito di un trasformatore a secco, ha un impatto diretto sulle perdite di carico e sulla resistenza al cortocircuito.Gli avvolgimenti dei moderni trasformatori a secco sono principalmente di rame e alluminioIl rame offre una conducibilità superiore ma un costo più elevato, mentre l'alluminio offre un prezzo più competitivo.con una larghezza massima di 20 mm o più, ma non superiore a 20 mmQuesta struttura non solo migliora l'efficienza, ma riduce anche la perdita di energia causata dalle correnti di vortice.creando uno strato di protezione isolante forte in grado di resistere a surge di alta tensione e dissipare efficacemente il calore.

Il sistema di isolamento è una caratteristica fondamentale che distingue i trasformatori a secco da quelli immersi in olio ed è un fattore cruciale per la loro sicurezza.I moderni trasformatori a secco utilizzano principalmente metodi di isolamento con colata in resina epossidica o impregnazione a pressione di vuoto (VPI)La colata in resina epossidica sigilla completamente gli avvolgimenti del materiale isolante, fornendo un'eccellente resistenza all'umidità e alla polvere.Shunte Electric utilizza questa tecnologia per mantenere il rumore dei trasformatori nei data center sotto i 50 decibelLa tecnologia VPI, d'altra parte, utilizza più impregnazioni a pressione di vuoto per infondere profondamente la vernice isolante nelle avvolgimenti, formando uno strato di isolamento uniforme.Gli ultimi trasformatori a secco di Jingquanhua presentano un sistema di isolamento ottimizzato, fornendo una soluzione di alimentazione più sicura e affidabile per i data center.

Il sistema di raffreddamento ha un'influenza decisiva sulla capacità di carico e sulla durata di vita dei trasformatori a secco.i trasformatori a secco si basano principalmente sulla convezione dell'aria per dissipare il calore. I metodi di raffreddamento più comuni sono il raffreddamento ad aria naturale (AN) e il raffreddamento ad aria forzata (AF).che si raffredda naturalmente sotto carico normale e accende i ventilatori per il raffreddamento forzato quando sovraccaricatoOttimizzando la progettazione dei condotti d'aria e l'area di dissipazione del calore, i trasformatori a secco da 1000 kVA possono mantenere l'aumento della temperatura entro un range ragionevole anche sotto carico elevato.I trasformatori a secco da 66 kV di Envision Energy per turbine eoliche offshore adottano un design ultracompatto, che consente una dissipazione del calore efficiente in uno spazio limitato, soddisfacendo i requisiti operativi in ambienti offshore difficili.