Den aksiale og radielle styrken til transformatorviklinger er avgjørende for å sikre mekanisk stabilitet underkort - kretsforholdogTermisk ekspansjonunder drift. Nedenfor er de viktigste kriteriene som brukes i utformingen og analysen av disse styrkene:
1. Radiale styrkekriterier
Radialstyrker Actytre eller innoverlangs den svingete omkretsen, prøver å utvide eller komprimere viklingen under korte - kretsløp. Hvis den radielle styrken er utilstrekkelig, kan den føre tilknekkingav viklingene. Designkriteriene inkluderer:
Motstå kort - krets radiale krefter
Krefter beregnes basert på toppen av kort - kretsstrøm.
Radial kraft FRF_RFR avhenger av magnetfeltstyrke og strøm:
Fr∝i2 × μ0 × nf_r \\ propo i^2 \\ ganger \\ mu_0 \\ ganger nfr ∝i2 × μ0 × n
Der III er strøm, er μ0 \\ MU_0μ0 permeabiliteten til ledig plass, og NNN er antall svinger.
Knekking og bøyle stressanalyse
Viklingene skal motstå trykkspenning (bøylestress) under korte - kretsforhold.
Materiell avkastningsstyrke, Youngs modul og Poissons forhold mellom lederen (f.eks. Kobber eller aluminium) vurderes.
Avstandsdesign og støttringer
Riktige isolasjonsavstandsstykker brukes for å forhindre deformasjon ved å dele ut styrker over viklingene.
Termisk ekspansjonskompensasjon
Materialer må ha kompatible termiske ekspansjonshastigheter for å forhindre radiell forskyvning på grunn av varmeoppbygging.
2. Aksiale styrke kriterier
Aksialstyrker Actlangs lengdenav viklingen, noe som får den til å komprimere eller strekke seg. Utilstrekkelig aksiell styrke kan føre tilTeleskopende deformasjoneller bevegelse av svingete lag. Følgende faktorer vurderes:
Kort - kretsaksiale krefter
Krefter beregnes for feilstrømmer, som genererer både attraktive og frastøtende krefter mellom svingete lag.
Force Faf_afa er proporsjonal med produktet av feilstrøm og magnetisk flukstetthet:
Fa∝i × bf_a \\ propo i \\ ganger bfa ∝i × b
Pre - komprimering av viklinger
Viklinger er før - komprimert under montering for å minimere bevegelse under drift. Dette reduserer også risikoen for lagseparasjon.
Klemmetrykk
Tilstrekkelig klemmetrykk opprettholdes for å forhindre aksial forskyvning under kort - kretsløp. Klemmesystemer med kalibrerte bolter eller trykkplater sikrer jevn kraftfordeling.
Mekanisk styrke av isolasjon og støttestrukturer
Isolerende materialer som brukes mellom lag (f.eks. Pressboard eller Nomex) må ha høy trykkfasthet for å motstå aksiale krefter uten deformasjon.
3. Materialegenskaper for styrkedesign
Kobber og aluminium: Må ha høy strekkfasthet og lav deformasjon under høye magnetiske krefter.
Pressboardisolasjon: Gir mekanisk støtte og isolasjon, med høy trykkfasthet.
Åk og kjerneklemmer: Brukes til å forhindre aksial bevegelse av viklingene, designet for å bære mekanisk stress.
4. Bransjestandarder og sikkerhetsmarginer
IEC 60076-5: Angir kort - Kretsytelseskrav for strømtransformatorer.
IEEE C57.12.00: Gir retningslinjer for kort - kretsstyrke for distribusjonstransformatorer.
Sikkerhetsfaktor: En margin (vanligvis 1,1 til 1,5) blir brukt over beregnede påkjenninger for å gjøre rede for usikkerhet.
Disse kriteriene sikrer at viklingene tåler begge delerMekaniske og termiske spenningerOver transformatorens driftsliv, spesielt under feilforhold.
4o
