O que é um transformador tridimensional com núcleo enrolado?

I. O que é um transformador tridimensional com núcleo enrolado?

O transformador tridimensional de núcleo enrolado é um transformador de potência que economiza energia e usa um núcleo enrolado triangular tridimensional organizado tridimensionalmente como circuito magnético. Consiste em três núcleos de estrutura única com exatamente as mesmas dimensões geométricas, que são enrolados continuamente em equipamentos especiais e depois montados em uma estrutura triangular equilátera. Os comprimentos do circuito magnético trifásico são completamente iguais e mais curtos, e não há costuras entre as camadas.

Na nomenclatura do modelo, geralmente é identificado pela letra “RL” (como S13-M.RL-100/10, SCB11-RL-1000/10), onde “R” representa o núcleo laminado e “L” representa a estrutura tridimensional.

De acordo com os métodos de isolamento e resfriamento, eles são divididos principalmente em:

• Transformador de núcleo enrolado tridimensional imerso em óleo (comoSérie S13/S20/S22-M.RL): adequado para distribuição de energia externa, redes elétricas rurais, transformadores de caixa, etc.

• Transformadores de núcleo enrolado tridimensional do tipo seco (como as séries SCB11-RL, SGB11-RL): incluindo tipos encapsulados em resina e não encapsulados, usados ​​principalmente em edifícios internos, arranha-céus, metrôs e outros locais com altos requisitos de proteção contra incêndio.

II. Principais recursos técnicos e vantagens

Comparado com o núcleo laminado planar tradicional, o núcleo enrolado tridimensional alcançou otimização sistemática em termos de circuito magnético, perda, ruído, estrutura, etc.:

1. O circuito magnético é completamente simétrico e não apresenta perda articular.

• O núcleo de ferro é feito de tiras de aço silício enroladas continuamente, sem costuras ou espaços de ar entre as camadas. O circuito magnético é distribuído uniformemente, eliminando áreas de alta resistência e distorção do fluxo magnético.

• A direção do fluxo magnético é completamente consistente com a direção de laminação (orientação dos grãos) da chapa de aço silício, maximizando a permeabilidade magnética.

• Os comprimentos do circuito magnético trifásico são iguais e mais curtos, e as correntes trifásicas sem carga são equilibradas, melhorando significativamente a qualidade da energia.

2. A perda e a corrente sem carga são significativamente reduzidas

• O coeficiente do processo de perda de ferro é reduzido de 1,3~1,5 do tipo laminado para cerca de 1,05. Só isso pode reduzir a perda do núcleo em 10% ~ 20%.

• A quantidade de material usado na culatra de ferro é reduzida em cerca de 25%, o peso do núcleo de ferro total é reduzido em 18%~25% e as chapas de aço silício são economizadas em 25%~30%.

• Os dados de medição reais mostram que a perda sem carga do transformador tridimensional com núcleo enrolado é reduzida em 25% a 35% (até 50%) em comparação com o padrão nacional, e a corrente sem carga é reduzida em até 70% a 92%. O efeito de poupança de energia é significativo.

3. O ruído operacional é bastante reduzido e quase silencioso.

O ruído do transformador origina-se principalmente da magnetostrição das chapas de aço silício e da vibração de vazamento magnético das juntas. Devido ao circuito magnético contínuo e contínuo e à estrutura compacta do núcleo enrolado tridimensional, a vibração é bastante reduzida. O ruído operacional é geralmente 10~25dB(A) inferior ao padrão nacional. Alguns produtos podem ter valores tão baixos quanto 40~47dB, tornando-os adequados para ambientes sensíveis a ruído, como áreas residenciais, hospitais e escolas.

4. Boa dissipação de calor, forte capacidade de sobrecarga e estrutura compacta

• As bobinas trifásicas estão dispostas em forma de “pino”, com uma passagem natural de ar subindo e descendo no centro. A diferença de temperatura é utilizada para gerar convecção de ar para dissipação de calor eficiente, com baixo aumento de temperatura e forte capacidade de sobrecarga.

• A área do piso do corpo da máquina é reduzida em 10%~15% e a altura é reduzida em 10%~20%. O volume da subestação tipo caixa pode ser reduzido em quase 1/4, economizando espaço de instalação.

5. Forte resistência a curto-circuito e alta taxa de utilização de material

• Os enrolamentos são enrolados concentricamente na estrutura tridimensional e tensionados uniformemente; as braçadeiras são soldadas principalmente em uma estrutura triangular integrada, que pode resistir efetivamente ao estresse axial e radial de curtos-circuitos repentinos.

• As chapas de aço silício são cortadas verticalmente, com aproveitamento de material próximo a 100% e quase nenhum desperdício de arestas. A produção economiza material e é ecologicamente correta.

III. Comparação com transformadores laminados tradicionais

De modo geral, o núcleo tridimensional da ferida tem vantagens óbvias em eficiência energética, ruído e volume; o núcleo laminado ainda tem espaço para aplicação na fabricação de grandes volumes e flexibilidade na desmontagem e manutenção posteriores.

4. Principais áreas de aplicação e perspectivas de mercado

1. Cenários típicos de aplicação

• Rede de distribuição urbana e rural: Áreas residenciais, centros comerciais, distribuição de energia nas ruas, aproveitando seu baixo ruído, economia de energia e pequena área ocupada.

• Público e infraestrutura: prédios altos, hospitais, escolas, metrôs, aeroportos, estações e outros locais com elevados requisitos de ruído e segurança.

• Novas energias e indústria: ligação à rede de energia fotovoltaica e eólica, centros de dados, empresas industriais e mineiras, plataformas de perfuração de petróleo, etc.

• Subestações tipo caixa e redes elétricas rurais: estrutura compacta adequada para subestações tipo caixa, totalmente vedadas e resistentes à umidade, adequadas para áreas rurais e áreas com ambientes agressivos.

2. Tendências de desenvolvimento do mercado

Impulsionada por políticas de melhoria da eficiência energética e pela transformação verde, a taxa de penetração dos transformadores tridimensionais com núcleo enrolado continua a aumentar. Atualmente, os produtos cobrem níveis de tensão de 10kV ~ 110kV e capacidades de dezenas de kVA a dezenas de milhares de kVA e estão se expandindo para inteligência (monitoramento remoto integrado), núcleos enrolados tridimensionais de liga amorfa e grande escala. Espera-se que o mercado doméstico de transformadores de núcleo enrolado tridimensional mantenha o crescimento composto de dois dígitos e se torne uma das principais seleções para a transformação da rede de distribuição.

V. Resumo e conclusão da seleção

O transformador tridimensional de núcleo enrolado não é uma simples "substituição de estrutura", mas uma inovação de economia de energia do sistema baseada na natureza do circuito magnético: um circuito magnético tridimensional contínuo e contínuo é trocado por menor perda, menos ruído e tamanho mais compacto, e o custo operacional de todo o ciclo de vida (TCO) é significativamente menor do que o dos produtos tradicionais.

Sugestões de seleção:

• Se o projeto estiver localizado na área central da cidade, em uma área densamente povoada, em uma área sensível a ruído ou em uma nova área padronizada, será dada prioridade ao primeiro/secundário transformador tridimensional de núcleo enrolado com eficiência energética;

• Se a rede eléctrica rural estiver dispersa numa área de estação, tiver uma grande capacidade (como alguns cenários acima de 315kVA) e exigir modificação flexível numa fase posterior, a solução laminada pode ser avaliada com base nos custos e requisitos de manutenção.

À medida que o processo de fabricação amadurece e surgem economias de escala, a economia do ciclo de vida completo dos transformadores tridimensionais com núcleo enrolado será ainda mais destacada, desempenhando um papel fundamental na transformação da energia elétrica com baixo teor de carbono.