油入変圧器は電力システムの重要なコンポーネントであり、送電および配電に広く使用されています。油入変圧器のトップサプライヤーとして、私はこれらの変圧器に使用されているコア材料についてよく質問されます。このブログ記事では、油入変圧器を構成する主要な材料とその重要性について詳しく説明します。
コアの積層
油入変圧器のコアは通常、電気鋼の薄い積層体で作られています。シリコン鋼としても知られる電磁鋼は、低いコア損失と高い透磁率を持つように特別に設計されています。これらの特性は、変圧器内での効率的なエネルギー伝達に不可欠です。
積層板は薄く、通常は厚さが 0.23 ～ 0.5 mm で、渦電流損失を低減するために相互に絶縁されています。渦電流は、磁場の変化によってコア内に誘導される循環電流であり、熱の形で重大な電力損失を引き起こす可能性があります。薄い積層体を使用して絶縁することにより、渦電流の経路が制限され、これらの損失が最小限に抑えられます。
変圧器の鉄心に使用される電磁鋼板には、主に方向性鋼と非方向性鋼の 2 種類があります。方向性電磁鋼板には優先磁化方向があり、磁場がこの方向に沿っている場合にコア損失を低く抑えることができます。大型の電源トランスのコアによく使用されます。一方、非方向性電磁鋼板は、全方向においてより均一な磁気特性を有しており、小型の配電用変圧器によく使用されます。
絶縁油
絶縁油も油入変圧器の重要な材料です。これは、電気絶縁と熱放散という 2 つの主な機能を果たします。
電気絶縁体として、オイルは変圧器の巻線と他の導電性部分の間の絶縁破壊を防ぎます。高い絶縁耐力を備えており、破壊することなく高電圧に耐えることができます。また、オイルは巻線と他の部品の間の空間を満たし、部分放電や絶縁損傷の原因となるエアポケットを排除します。
熱放散の点では、動作中にコアと巻線によって発生した熱をオイルが吸収し、変圧器タンクに伝達し、そこで周囲の環境に放散します。オイルは熱伝導率が高く、熱を効率よく逃がします。
絶縁油には、鉱物油、シリコンオイル、バイオベースオイルなど、さまざまな種類があります。鉱物油は、優れた電気特性と熱特性、および比較的低コストであるため、最も一般的に使用されるタイプです。シリコーンオイルは高温安定性、耐火性に優れており、安全性が重視される用途に適しています。植物油などのバイオベース油は、環境に優しく生分解性があるため、人気が高まっています。
巻線
油入変圧器の巻線は導電性材料、通常は銅またはアルミニウムでできています。これらの巻線は、電流を流し、変圧器の一次側から二次側に電気エネルギーを伝達する役割を果たします。
銅は導電率が高く、抵抗が低く電力損失が少ないため、変圧器の巻線としてよく選ばれています。機械的強度や耐食性にも優れています。一方、アルミニウムは銅よりも軽く、安価です。配電変圧器など、重量とコストが重要な考慮事項となるアプリケーションでよく使用されます。
巻線は、巻線間および異なる巻線間の短絡を防ぐために絶縁されています。使用される断熱材には、紙、ワニス、テープなどがあります。紙絶縁体は、電気的および機械的特性が良好であり、また絶縁油との適合性が高いため、一般的に使用されています。
タンクとラジエーター
油入変圧器のタンクは鋼製であり、コア、巻線、絶縁油の容器として機能します。これは機械的な保護を提供し、変圧器によって発生する熱の放散にも役立ちます。
放熱のための表面積を増やすために、ラジエーターがタンクに取り付けられています。それらは通常、フィン付きのチューブまたはプレートで作られており、空気がその上を流れ、オイルから熱を奪います。ラジエーターは、変圧器のサイズと冷却要件に応じて、自然通風または強制通風になります。
ブシュ
ブッシングは、変圧器の内部から外部への電気接続を実現するために使用されます。これらは導体に電気絶縁と機械的サポートを提供します。
ブッシングは通常、磁器または複合材料で作られています。磁器ブッシングは、電気的および機械的特性が優れていること、および環境要因に対する耐性が高いため、広く使用されています。一方、複合ブッシュは軽量で柔軟性があり、汚染や破壊行為に対する耐性が優れています。
結論
結論として、油入変圧器に使用されるコア材料は、その性能と信頼性において重要な役割を果たします。電気鋼コアの積層により、低損失で効率的なエネルギー伝達が保証され、絶縁油が電気絶縁と熱放散を実現します。巻線、タンク、ラジエーター、ブッシュも変圧器の全体的な機能に貢献します。
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参考文献
- 電力システム: 設計と解析 (Turan Gonen 氏)
- 変圧器エンジニアリング: 設計、技術、および診断 (L. Gyugyi および EV Larsen 著)