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Conhecimento de Energia | O Problema da Saturação Magnética do Transformador e Suas Soluções

Conhecimento de Energia | O Problema da Saturação Magnética do Transformador e Suas Soluções 1
Resumo :A saturação magnética é um dos problemas comuns durante a operação de transformadores. Este artigo apresentará brevemente o princípio da saturação magnética, os possíveis problemas que ela pode trazer e como adotar soluções correspondentes para evitar ou mitigar o fenômeno da saturação magnética.

I. O Princípio da Saturação Magnética
Transformadores são equipamentos indispensáveis ​​no sistema elétrico, e sua principal função é transmitir e transformar energia elétrica entre diferentes níveis de tensão. A parte central de um transformador é um núcleo magnético feito de materiais ferromagnéticos, e seu princípio de funcionamento é baseado no fenômeno de indução eletromagnética. Em condições normais de operação, a densidade do fluxo magnético do núcleo magnético muda periodicamente com a mudança da fonte de alimentação de corrente alternada. Entretanto, quando a densidade do fluxo magnético atinge um determinado valor, a magnetização do material ferromagnético não pode mais aumentar e, nesse momento, o núcleo magnético entra no estado de saturação magnética.

II. Possíveis problemas causados ​​pela saturação magnética

  1. Altas correntes harmônicas: a saturação magnética causará uma mudança não linear na densidade do fluxo magnético do núcleo magnético, o que por sua vez gera altas correntes harmônicas. Altas correntes harmônicas causarão problemas de qualidade de energia no sistema de energia, como distorção harmônica, oscilação de tensão, etc.
  2. Superaquecimento: A saturação magnética aumentará a perda de cobre e a perda de ferro do transformador, resultando em um aumento na geração de calor do equipamento. Um transformador que permanece superaquecido por muito tempo enfrentará riscos como vida útil reduzida e danos ao equipamento.
  3. Instabilidade dinâmica: As altas correntes harmônicas causadas pela saturação magnética podem levar à operação incorreta do dispositivo de proteção e desencadear ainda mais a instabilidade dinâmica do sistema de energia.
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III. Soluções

  1. Selecione materiais de núcleo magnético apropriados: selecionar materiais ferromagnéticos de alta qualidade, como chapas de aço silício com grãos orientados ou ferritas com alta permeabilidade magnética, pode aumentar a densidade de fluxo magnético de saturação do núcleo magnético, reduzindo assim o risco de saturação magnética.
  2. Garanta uma relação de voltas apropriada: uma relação de voltas apropriada pode garantir que o transformador opere normalmente sob a tensão projetada e evitar o fenômeno de saturação magnética. Durante a fase de projeto, a relação de espiras deve ser calculada estritamente de acordo com os requisitos da especificação e testes reais devem ser realizados.
  3. Gerenciamento de carga: ajuste razoavelmente a distribuição de carga para evitar que um único transformador suporte uma carga excessiva, reduzindo assim o risco de saturação magnética. Ao mesmo tempo, verifique regularmente as condições de carga do equipamento para garantir que a carga opere dentro da faixa permitida.
  4. Instalar um supressor de saturação magnética: um supressor de saturação magnética pode reduzir a densidade do fluxo magnético do núcleo magnético, retardando assim a ocorrência de saturação magnética. Seu princípio é conectar um supressor em série em ambas as extremidades do núcleo magnético. Ajustando parâmetros como a resistência e a indutância do supressor, a densidade do fluxo magnético do núcleo magnético pode ser reduzida.
  5. Monitoramento e proteção: Preste muita atenção ao status operacional do transformador em tempo real por meio do sistema de monitoramento online, como parâmetros como temperatura do núcleo magnético, tensão e corrente. Quando forem encontrados sinais de saturação magnética, tome medidas oportunas para lidar com eles. Além disso, projete dispositivos de proteção especiais para o fenômeno de saturação magnética para evitar instabilidade do sistema causada por operação incorreta.
  6. Manutenção e revisão: Faça manutenção e revisão regulares do transformador para garantir que o equipamento esteja em boas condições de operação. Lide com fatores que podem levar à saturação magnética em tempo hábil, como isolamento danificado, pontos de contato oxidados, etc.
  7. Otimização do projeto: Ao projetar o transformador, adote uma estrutura de circuito magnético otimizada e uma distribuição de voltas razoável para reduzir o risco de saturação magnética. Ao mesmo tempo, considere completamente as características operacionais do sistema de energia onde o equipamento está localizado e configure razoavelmente os parâmetros do transformador para garantir que o equipamento possa operar com segurança e estabilidade sob várias condições de trabalho.

Concluindo, o problema da saturação magnética é um dos fatores importantes que afetam a operação normal dos transformadores. Em resposta ao problema da saturação magnética, medidas devem ser tomadas em vários aspectos, incluindo a seleção de materiais de núcleo magnético apropriados, otimização do projeto, gerenciamento de carga, instalação de supressores de saturação magnética, monitoramento e proteção, manutenção e revisão geral, etc., para garantir que o transformador possa operar com segurança e estabilidade sob várias condições de trabalho.

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