トランスオイルタンクの磁気および電磁シールド

トランスの動作中、コアを通過する主な磁束フラックスは鉄の損失を引き起こし、巻線を流れる電流は銅の損失を引き起こします。これらの2つの主要な損失に加えて、巻線電流によって生成される漏れフラックスと、コアが興奮しているときにコアから逃げる漏れフラックスは、変圧器の構造部分に追加の損失を引き起こします。これらの構造部品には、巻線、コアクランプ、コアシート、オイルタンクが含まれます。
その中で、大きな-容量変圧器では、オイルタンクの壁は、漏れ磁場領域に近い領域と位置により、追加の損失の濃縮エリアの1つになります。損失のこの部分は、エネルギーの損失を増加させるだけでなく、オイルタンクの壁の局所過熱を引き起こし、変圧器の動作の安全性と信頼性に影響を与える可能性があります。

	オイルタンクの壁の追加の損失を効果的に減らし、局所温度上昇を防ぐために、磁気シールド（シリコン鋼シートで構成されている）または電磁シールド（銅板またはアルミニウムプレートを使用）技術は、大きな-容量変圧器のオイルタンク内でよく使用されます。これらのシールド材料は、漏れ流束を導きまたは吸収し、それによりオイルタンクや他の構造部品への影響を減らし、変圧器の動作効率と寿命を改善するための重要な措置です。
図1：変圧器漏れ磁場

磁気シールド構造

図2：トランスオイルタンクの磁気シールド

 

 

 

a）ストリップ-形状の磁気シールド（磁気シールドの高さhは、シリコン鋼板の幅に等しい）
b）シート-形状の磁気シールド（磁気シールドの高さhは、シリコン鋼板積層の厚さに等しい）

図2に示すように、オイルタンクには磁気シールドの2つの構造があります。1つは、図2aに示すように、1日の幅の幅の幅の幅の幅のあるシリコン鋼板であるストリップ-型の磁気シールドです。このタイプの磁気シールドを使用すると、漏れ束がシリコン鋼板の厚さ方向から磁気シールドに入り、磁気シールドの渦電流損失は小さい。もう1つのタイプの磁気シールドは、シート-形状の磁気シールドです。これは、図2Bに示すように、特定の厚さHに積み込まれ、オイルタンクの壁に設置されたシリコン鋼板であるSilicon鋼シートで、特定の厚さhに積み重ねられています。このタイプの磁気シールドは、漏れ束が磁気シールドに垂直に入るため、磁気シールドに大きな渦電流損失を持っています。ただし、後者のタイプの磁気シールドは、前者よりも製造が簡単です。
工場は通常、標準化された幅の仕様に従って磁気シールドを使用し、磁気シールドの中央の漏れ流束を約1.7Tに制御し、磁気シールドの厚さを決定するため、磁気シールドの損失は比較的小さくなり、温度上昇は許容範囲内に保持されます。

図3：オイルタンクの壁に入る漏れ束密度と磁束分布

 

 

a）トランスの漏れ磁場
b）磁気密度磁束密度磁気シールドなしでオイルタンクの壁に入る
c）磁気シールドにおける漏れ束

磁気シールドの磁束密度の計算は、変圧器内の漏れフラックスの分布に基づいています。図1は、変圧器の漏れ磁場を示しており、オイルタンクの壁に入る漏れ流束の分布を図3に示します。
図3では、BMはオイルタンクと磁気シールドに入る漏れ磁気密度の振幅であり、オイルタンクと磁気シールドの中央の磁束の最大値でもあります。磁気シールドの磁束は、高さに沿った磁束密度の積分であり、図3cに示されている図になります。磁気シールドの面積を磁束で除算すると、磁気シールドの磁束密度が得られます。

磁気シールドを使用すると、漏れ磁束のradial骨成分が増加し、それにより、巻線の放射状磁束の渦電流損失といくつかのコイルの局所温度上昇が増加する可能性があります。巻線の渦電流の損失を計算し、ホットスポットの温度上昇を考慮する場合、漏れ磁場の分布に対する磁気シールドの影響を考慮する必要があります。
磁気シールドの使用は、オイルタンクの損失を大幅に減らすことができます。磁気シールドを使用した後、オイルタンクの損失は、オイルタンクの壁の損失と磁気シールドの損失の合計です。
磁気シールドを使用する場合は、磁気シールドの固定に注意し、磁気シールドの適切な接地を確保してください。磁気シールドが十分に固定されていない場合、変換器のノイズは振動のために増加する可能性があり、潜在的な懸濁液のために地位が不十分な場合があります。

磁気シールドの原理

磁気シールドは、燃料タンクの内側壁に高磁性透磁率材料（シリコン鋼シートなど）を敷設することにより、燃料タンクの鋼板よりはるかに低い磁気抵抗経路を構築し、漏れ磁束をタンクの体から活発に逸脱させ、シールド層を介して集中させます。このプロセスは、本質的に「磁気抵抗を最小化する」という法則に従って磁束-の自然選択であり、漏れ磁場はシリコン鋼板によって効率的に捕獲され、それにより燃料タンクの壁の渦電流損失が大幅に減少し、局所的な過熱のリスクを回避します。同時に、強力な制約のある磁気シャントとして、磁気シールドは拡散漏れ磁力フラックスをそれ自体にロックして閉ループを形成し、燃料タンク（特に開口部と溶接領域）の外側の磁場強度を大幅に弱め、周囲の機器への電磁干渉を排除します。コストは、シールド層が磁束を運ぶことによりヒステリシスと渦電流の損失を生成することです（これは、低-損失のシリコン鋼と熱散逸設計の選択によって最適化できます）が、全体的な損失は、抑制性のない分散型（燃料タンク）（燃料タンク）（燃料タンク）（燃料濃度）への戦略的移動を達成しました。

電磁シールド

電磁シールドは、特に大きな電流リードの近くでシールドする大きな-容量変圧器のオイルタンクシールドにも使用されます。
電磁シールドは、導電性プレートの渦電流を使用して、漏れ流束を再分配します。その機能は、電磁シールド部分の磁気抵抗を増加させ、電磁シールド部分の漏れフラックス成分が減少し、それによりオイルタンクの渦電流と渦電流損失密度が低下し、石油タンクの損失を減らし、石油タンクと構造部品の局所的な過熱を排除することです。
電磁シールドには渦電流があるため、電磁シールド自体に損失があるため、オイルタンクの損失は、オイルタンク壁の損失と電磁シールドの損失の合計です。
一般に、アルミニウムプレートを電磁シールドとして使用する場合、アルミニウムプレートの厚さは約8mmです。銅板を電磁シールドとして使用する場合、銅板の厚さは約4mmです。
電磁シールドには渦電流反応があるため、電磁シールドは漏れ流束の放射状成分を減少させ、オイルタンクの損失を減らすだけでなく、巻線の放射状漏れフラックスの渦電流損失も減少させます。磁気シールドと電磁シールドを使用して追加の損失を減らす効果を表に示し、磁気シールドを使用する場合の合計追加損失は比較のために100％です。

電磁シールドの原理

渦電流抗-磁気：良好な電気伝導率（銅、アルミニウムなど）の金属材料は、オイルタンクポートのシールドとして使用されます。変圧器が動作するとき、交互の磁場はこれらの導電性材料に渦電流を生成します。レンツの法則によれば、渦電流は元の磁場の反対方向に磁場を生成します。この逆磁場は、元の磁場の一部を相殺し、それにより磁場を弱め、オイルタンクポートを介して磁場の漏れを減らすことができます。

電界の終了と電荷の中和：電気シールドが接地された後、導体の表面の電界を終了できます。高-電位回路によって生成される電界はシールドに電荷を誘導するため、これらの誘導電荷は接地点から地面に入り、それにより導体の表面の電荷を中和し、電界の結合干渉を抑制し、電界が油タンクの港を介して影響を与えるのを防ぎます。

磁気シールドと電磁シールドの主な違いは、磁気漏れ場への影響から導き出すことができます。磁気シールドを使用する場合、図3を参照してください。漏れ磁束の主な経路は、巻線の高さと放射状経路の空気経路の長さです。強磁性材料は、磁気透過性が高いため、磁束分布にほとんど影響しません。磁気回路と磁場計算の観点から、磁束分布は固定磁束磁束磁気回路であると考えることができます。オイルタンク内に磁気シールドを追加しても、基本的に磁束分布には影響しません。
これも現実の場合です。実験により、磁気シールドの使用は、変圧器の短い-回路インピーダンスに影響を与えないことを確認しました。つまり、磁束の量は変化していません。ただし、大きな電流鉛の近くにある電磁シールドの漏れ磁場は異なります。電磁シールドをオイルタンクの壁に追加した後、電磁シールドの渦電流は、大きな電流鉛によって生成される漏れ磁束を相殺し、リードの漏れ磁気フラックスを減らします。これは固定アンペア-回転磁場であり、渦電流は漏れ磁束を減らします。