13 de agosto de 2024
La minería del carbón es una fuente crucial de suministro de energía en China, y los requisitos exigidos a los transformadores en las minas de carbón son excepcionalmente altos. Estos transformadores no solo deben proporcionar la potencia eléctrica necesaria para las operaciones mineras, sino también garantizar que su funcionamiento no comprometa la seguridad de la mina. Considerando las demandas actuales de la producción de carbón en China, se emplean transformadores encapsulados en resina epoxi como componente principal, con las modificaciones externas de diseño apropiadas.
1. Diseño interno del transformador
La carcasa de los transformadores de mina debe diseñarse con capacidades antideflagrantes. El diseño estructural de los transformadores antideflagrantes se basa en cálculos de diseño electromagnético, centrándose en reducir las pérdidas, aumentar la resistencia del aislamiento y disminuir el aumento de temperatura. Los transformadores utilizados en operaciones mineras subterráneas deben ser fáciles de transportar e instalar, por lo que es necesario minimizar el tamaño global del transformador. Esto puede lograrse optimizando el diseño del núcleo de hierro y de las bobinas de los devanados de alta y baja tensión.
2. Selección del núcleo de hierro
El material del núcleo de hierro debe ser chapa de acero al silicio laminada en frío de alta permeabilidad magnética. La superficie del núcleo de hierro se recubre con resina epoxi y se curada para proporcionar una excelente resistencia a la humedad y protección contra la corrosión. Todo el conjunto del núcleo de hierro se fija con placas y cinchas de acero de baja magnetización para reducir los niveles de ruido. Además de minimizar el ruido, el diseño también debe tener en cuenta la temperatura y el consumo de energía. El núcleo de hierro debe diseñarse con baja densidad de flujo magnético para evitar la zona de expansión por histéresis, reduciendo así el consumo de energía en condiciones de vacío.
3. Diseño de las bobinas de alta y baja tensión
La bobina de alta tensión debe adoptar un diseño cilíndrico, reforzado con fibra de vidrio entre capas y encapsulado en resina epoxi para formar un conjunto sólido. La bobina debe encapsularse por tramos para reducir la intensidad del campo eléctrico dentro de la bobina. Se incorporan conductos de ventilación longitudinales en ambos lados de la bobina para mejorar la disipación de calor. La bobina de baja tensión se bobina con hoja de cobre y, asimismo, se impregna con resina epoxi.
4. Diseño de la carcasa del transformador
La carcasa del transformador debe resistir la presión generada por las explosiones internas y, al mismo tiempo, impedir que los gases explosivos internos provoquen explosiones o incendios en toda la mina. La carcasa debe fabricarse con materiales de resistencia excepcional y poseer, además, buenas propiedades de disipación de calor.
Consideraciones clave
1. El material de resina epoxi debe controlarse estrictamente, seleccionando generalmente materiales de clase H. Para mejorar la conductividad térmica, las propiedades mecánicas y el rendimiento eléctrico, deben incorporarse aditivos como promotores y agentes de curado, de modo que el coeficiente de expansión térmica de la resina epoxi coincida con el del alambre de cobre.
2. Las bobinas deben encapsularse en ambientes de alta temperatura y vacío, garantizando que no haya humedad durante el encapsulado.
3. Antes del diseño, deben incorporarse dispositivos de refrigeración adicionales cerca del núcleo de hierro y de los devanados, utilizando normalmente conductos de ventilación. En condiciones extremas, pueden emplearse métodos de refrigeración por aceite o por agua para mejorar la disipación interna del calor del transformador.
4. La carcasa antideflagrante también debe diseñarse teniendo en cuenta la disipación de calor. Puede utilizarse un diseño de carcasa corrugada, ya que las ondulaciones aumentan el área superficial de la carcasa antideflagrante, lo que permite que el calor interno se disipe con mayor rapidez.
