電磁誘導の原理に基づいて電気エネルギーを電圧に変換する静的デバイスである電源変圧器の安定した動作は、正確な構造設計とさまざまなコンポーネントの協調動作に大きく依存します。全体の構造は、コア、巻線、絶縁システム、タンクおよび冷却システム、タップ切換器、付属品などのコア部品に分けることができます。各部品は、材料の選択、幾何学的レイアウト、機能の実装において厳密なエンジニアリング ロジックを反映しています。
コアはトランスの磁気回路の本体であり、磁束の誘導と集中を担当します。ヒステリシスと渦電流損失を低減するために、コアは通常、磁束方向に沿って積層された方向性珪素鋼板-で作られ、渦電流経路をブロックするためにシート間に絶縁ワニスが塗布されます。最近の大型変圧器は、コアに階段状または完全に斜めの接合スタッキング プロセスを使用して空隙と磁気抵抗を低減し、透磁率と動作効率を向上させることがよくあります。コアコラムとヨークの構造設計では、局所的な飽和によって引き起こされる追加の加熱やノイズを避けるために、均一な磁束分布を確保する必要があります。
巻線は変圧器回路の中核であり、高導電性の銅またはアルミニウム材料を絶縁シリンダーまたは支持体上に同心円状または重複配置で巻くことによって形成されます。一次巻線は電源側に接続され、二次巻線は変圧された電圧を出力します。両方は共有磁束を通じて結合されます。巻線導体の断面積と巻数は定格容量と電圧比によって決定され、設計では電流密度、温度上昇制限、短絡電流サージや長期熱老化に耐える機械的強度が考慮されています。-層間絶縁および巻線間絶縁には、紙絶縁、フィルム絶縁、または複合絶縁材料が使用されます。-、信頼性の高い電気絶縁を確保します。
絶縁システムは変圧器の安全な動作を保証する重要な障壁であり、固体絶縁、液体絶縁、ガス絶縁などのさまざまな形式が含まれます。油入変圧器には通常、絶縁と冷却の両方の機能を果たす鉱物絶縁油が使用されます。オイルギャップは巻線間、巻線とコア間、およびタンク内に分布します。一方、乾式-タイプの変圧器は、エポキシ樹脂の注型または絶縁フィルムを使用して完全に密閉された絶縁を実現し、高い防火要件が求められる場所に適しています。絶縁構造の設計では、過電圧や湿気による腐食に対処するために十分なマージンを確保しながら、絶縁耐力、熱安定性、経年寿命を考慮する必要があります。
オイルタンクと冷却システムは、変圧器の機械的ケーシングと熱管理システムを構成します。オイルタンクはコア、巻線、絶縁油を収容するだけでなく、内部の油圧や外部環境負荷にも耐えます。冷却方法は、自己冷却、空冷、強制オイル循環、誘導オイル循環など、容量と熱放散の要件に基づいて分類されます。-ラジエーター、オイル ポンプ、ファンなどのコンポーネントが連携して動作中に発生する熱を速やかに放散し、巻線とオイルの温度を設計制限内に維持します。
タップ スイッチは、変圧器の巻数比を調整して系統電圧の変動を補償したり、負荷分散を最適化したりするために使用されます。 -負荷時タップ スイッチは、停電することなくタップを切り替えることができ、構造が複雑で、非常に高い消弧基準と絶縁基準が必要です。オフロード タップ スイッチは、電源オフ状態で動作する必要があり、主に、電圧調整範囲が狭い、または導通要件が低いアプリケーションで使用されます。-
アクセサリ システムには、オイル コンサベータ、除湿器、防爆パイプ、圧力リリーフ バルブ、温度計、油面計、ガス リレーが含まれており、それぞれ油面調整、湿気保護、過電圧保護、温度とガス状態の監視などの機能を実現し、変圧器の動作監視とメンテナンスに重要な情報をサポートします。
要約すると、電源トランスの構造は、磁気回路、電気回路、絶縁、冷却、監視機能が有機的に統合されたものです。各コンポーネントの材料性能、幾何学的精度、プロセス制御に求められる高い基準により、高電圧、大容量、複雑な動作条件下での機器の安全、安定、経済的な動作が保証され、また、電力システムへの信頼性の高い電源供給のための強固なハードウェア基盤も提供されます。