Las resistencias axiales y radiales de los devanados del transformador son esenciales para garantizar la estabilidad mecánica bajoCondiciones cortas - del circuitoyexpansión térmicadurante la operación. A continuación se presentan los criterios clave utilizados en el diseño y análisis de estas fortalezas:
1. Criterios de resistencia radial
Ley de Fuerzas Radialeshacia afuera o hacia adentroA lo largo de la circunferencia del devanado, tratando de expandir o comprimir el devanado durante los circuitos cortos -. Si la resistencia radial es insuficiente, puede conducir apandeode los devanados. Los criterios de diseño incluyen:
Resistir cortos - Circuit Radial Forces
Las fuerzas se calculan en función del pico corto - Circuito de circuito.
La fuerza radial FRF_RFR depende de la resistencia y la corriente del campo magnético:
Fr∝i2 × μ0 × nf_r \\ propto i^2 \\ times \\ mu_0 \\ times nfr ∝i2 × μ0 × n
Donde III es actual, μ0 \\ mu_0μ0 es la permeabilidad del espacio libre, y NNN es el número de giros.
Análisis de tensión de pandeo y aro
Los devanados deben resistir el estrés por compresión (estrés de aro) en condiciones de circuito cortas -.
Se considera la resistencia al rendimiento del material, el módulo de Young y la relación de Poisson del conductor (p. Ej., Cobre o aluminio).
Anillos de diseño y soporte de espaciadores
Se utilizan espaciadores de aislamiento adecuados para evitar la deformación distribuyendo fuerzas uniformemente a través de los devanados.
Compensación de expansión térmica
Los materiales deben tener tasas de expansión térmica compatibles para evitar el desplazamiento radial debido a la acumulación de calor.
2. Criterios de resistencia axial
Ley de fuerzas axialesa lo largo de la longituddel devanado, lo que hace que se comprime o se estire. La resistencia axial insuficiente puede conducir adeformación telescópicao movimiento de capas sinuosas. Se consideran los siguientes factores:
Corto - Fuerzas axiales del circuito
Las fuerzas se calculan para las corrientes de falla, que generan fuerzas atractivas y repulsivas entre las capas de devanado.
La fuerza faf_afa es proporcional al producto de la corriente de falla y la densidad de flujo magnético:
Fa∝i × bf_a \\ propto i \\ times bfa ∝i × b
Pre - Compresión de bobinados
Los devanados se comprimen pre - durante el ensamblaje para minimizar el movimiento durante la operación. Esto también reduce el riesgo de separación de capa.
Presión de sujeción
Se mantiene la presión de sujeción adecuada para evitar desplazamientos axiales durante los circuitos cortos -. Los sistemas de sujeción con pernos calibrados o placas de prensa aseguran una distribución de fuerza uniforme.
Resistencia mecánica del aislamiento y las estructuras de soporte
Los materiales aislantes utilizados entre capas (p. Ej., Pressboard o Nomex) deben tener alta resistencia a la compresión para resistir las fuerzas axiales sin deformación.
3. Propiedades del material para el diseño de resistencia
Cobre y aluminio: Debe tener alta resistencia a la tracción y baja deformación bajo fuerzas magnéticas altas.
Aislamiento de placa de prensa: Proporciona soporte y aislamiento mecánico, con alta resistencia a la compresión.
Pinzas de yugo y núcleo: Se utiliza para prevenir el movimiento axial de los devanados, diseñados para soportar el estrés mecánico.
4. Estándares de la industria y márgenes de seguridad
IEC 60076-5: Especifica los requisitos de rendimiento del circuito corto - para transformadores de potencia.
IEEE C57.12.00: Proporciona pautas para la intensidad de circuito de transformadores de distribución - de distribución.
Factor de seguridad: Se aplica un margen (típicamente 1.1 a 1.5) sobre tensiones calculadas para tener en cuenta las incertidumbres.
Estos criterios aseguran que los devanados puedan soportar ambostensiones mecánicas y térmicassobre la vida operativa del transformador, especialmente en condiciones de falla.
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