油入変圧器のコアの役割は何ですか?

電力システムにおいて、油入変圧器は、異なる電圧レベル間の電力変換を実現するために使用される重要な電気デバイスです。変圧器の内部構造において、鉄心はその性能、効率、安定性を決定する中心部品の 1 つです。

1. 鉄心の基本機能
の主な機能は、 油入変圧器が破れた 電磁誘導の原理により、一次巻線と二次巻線の間で電力を伝達することです。鉄心は、このエネルギー変換プロセスにおける重要な媒体です。

1. 磁束経路を設ける
鉄心の主な機能は、変圧器の磁束に低磁気抵抗チャネルを提供することです。一次巻線に電流が流れると交番磁界が発生し、その磁束が鉄心に流れて二次巻線に電圧を誘起します。鉄心の存在により磁気結合効率が大幅に向上します。

2. エネルギーロスを減らす
空気と比較して、鉄心材料（冷間圧延ケイ素鋼板など）の透磁率ははるかに高く、効果的に磁束を集中させ、漏れ磁気現象を減らすことができるため、エネルギー損失が大幅に低減され、変圧器の効率が向上します。

3. 支持構造の安定性
鉄心は磁束経路であるだけでなく、巻線全体の機械的な支持構造でもあります。短絡時の電磁力に耐え、変圧器の内部構造の安定性を維持します。

2. 鉄心の材質と構造

1. 材料の選択
鉄心は通常、高透磁率かつ低損失の **冷間圧延方向性珪素鋼板 (CRGO)** で作られています。ケイ素鋼には 2% ～ 3% のケイ素が含まれており、これにより透磁率が大幅に向上し、渦電流損が低減されます。

2. 積層構造（ラミネーション）
渦電流による損失（Eddy Current Loss）を低減するために、鉄心はブロック全体ではなく、絶縁塗料で分離された薄いシートの層で構成されています。一般的な厚さは 0.23mm または 0.27mm です。

3. 構造形式
油入変圧器の一般的な鉄心形式は次のとおりです。

コア構造 (コアタイプ): 巻線が鉄心を取り囲みます。

シェル構造（シェルタイプ）：鉄心が巻線を囲みます。

三相三柱構造：三相変圧器で一般的に使用され、材料消費量とエネルギー消費量を削減します。

3. 鉄心の電磁特性とトランス効率
鉄心の品質は、特に次の点で変圧器の性能に直接影響します。

1. 鉄損
これには、変圧器が無負荷の場合の主な損失源であるヒステリシス損と渦電流損が含まれます。高品質のケイ素鋼板を使用すると、この部分の損失を大幅に削減できます。

2. 磁束飽和問題
鉄心には一定の磁束伝達限界があります。この制限を超えると（磁気飽和など）、誘導電圧は直線的に変化しなくなり、発熱や電気的故障の原因となります。したがって、設計時には適切な磁束密度（通常 1.5 ～ 1.7 T に制御される）を考慮する必要があります。

3. 漏洩磁気制御
漏れ磁束は誘導効率の低下、局所的な過熱、さらには周囲の機器への干渉につながります。鉄心の形状や巻線の配置を最適化することで、漏れ磁束の影響を低減します。

4. 鉄心と油入冷却装置の連携
油入変圧器では、変圧器油は絶縁の役割と発熱部品の冷却の両方の役割を果たします。鉄心は磁束が頻繁に変化するため多量の熱を発生するため、熱を奪うために変圧器油が必要です。

オイルはコアの隙間を通って流れ、効果的に熱を奪います。

強制オイル循環システムにより冷却効率を向上。

コアと油絶縁材の間の完全な接触と絶縁を確保してください。

5. コア製造におけるキーテクノロジー

1. 切断・積層技術
幾何学的一貫性を確保するには、コア部分を正確に切断する必要があります。積層プロセスには、「ステップラップ」や「千鳥積層」などの技術が使用されており、磁気抵抗とギャップを効果的に低減します。

2. ノイズ対策設計
高周波交流磁界下では磁歪効果によりコアから「バズ音」と呼ばれるノイズが発生します。ノイズを低減するには、次のことが必要です。

コア間のギャップを厳密に制御します。

防振構造とオイルパッドを採用。

振動を低減するには「フルベベルジョイント」または「45°オーバーラップ」を使用してください。

6. よくある故障とメンテナンスポイント
長期間の運転中に、鉄心に次のような問題が発生する可能性があります。

局所的な過熱: 接触不良または鉄心の短絡によって引き起こされる可能性があります。

鉄心が緩んでいると騒音が増加するため、ブラケットを締める必要があります。

部分放電または故障: 通常、絶縁不良または油汚染が原因で発生します。

予防策には次のようなものがあります。

鉄心の温度分布を確認するための定期的な赤外線温度測定。

絶縁強度を確保するための油の品質分析。

オンライン部分放電検出により運転状況を把握。

鉄心は油入変圧器の中核部品であり、「磁気伝導」以外にも多くの機能を持っています。磁束の伝導、損失の低減、構造のサポート、安定性の向上など、複数の役割を果たします。これは変圧器の性能、寿命、安全性を決定する重要な要素です。電力システムが高電圧、大容量、省エネ、環境保護を目指して発展するにつれて、鉄心の材料と設計も常に進化しており、変圧器の効率的な動作のための強固な基盤を提供しています。