In quanto rappresentanti delle apparecchiature di distribuzione dell'energia oil-free, i principi di progettazione dei trasformatori di tipo-a secco ruotano attorno a tre obiettivi principali: sicurezza e affidabilità, efficiente dissipazione del calore e adattabilità ambientale. Attraverso una struttura elettromagnetica razionale, un sistema di isolamento avanzato e uno schema di dissipazione del calore ottimizzato, si ottengono una trasmissione di potenza stabile e un funzionamento a lungo-termine.
A livello di progettazione elettromagnetica, i trasformatori di tipo-a secco seguono la legge dell'induzione elettromagnetica, ottenendo la trasformazione della tensione attraverso il rapporto spire degli avvolgimenti primari e secondari. Il nucleo utilizza lamiere di acciaio al silicio a grani orientati-laminati a freddo-ad alta permeabilità-e l'impilamento a più-stadi riduce le perdite per correnti parassite e per isteresi, migliorando l'efficienza in assenza di-carico. Gli avvolgimenti utilizzano conduttori in rame o alluminio, con sezioni trasversali-progettate in base ai requisiti di capacità e densità di corrente e una ragionevole distribuzione delle spire per mantenere la densità del flusso magnetico e la densità di corrente entro l'intervallo operativo economico, riducendo la generazione di calore e il consumo di energia. La progettazione elettromagnetica deve inoltre considerare l'adattamento dell'impedenza di cortocircuito-per garantire un'efficace limitazione della corrente di cortocircuito-durante i guasti del sistema, proteggendo le apparecchiature e la rete elettrica.
La progettazione dell'isolamento è la differenza fondamentale tra i trasformatori-a secco e i trasformatori-immersi in olio. Il suo sistema di isolamento è composto principalmente da materiali solidi, comunemente utilizzando resina epossidica colata sotto vuoto, incapsulamento in resina rinforzata con fibra di vetro o avvolgimento con pellicola resistente alle alte-temperature. I trasformatori in resina epossidica incapsulano gli avvolgimenti nel loro insieme durante la produzione, formando una struttura isolante integrale ad alta-resistenza meccanica-, resistente all'umidità-e all'inquinamento-in grado di resistere ad ambienti difficili come umidità e inquinamento. Durante la progettazione, i materiali isolanti resistenti al calore-devono essere selezionati in base alla classe di temperatura operativa (ad es. B, F, H) per garantire che l'isolamento non invecchi o si deteriori in caso di funzionamento a lungo-termine e per mantenere un margine di isolamento sufficiente per far fronte alle sovratensioni transitorie.
Il design della dissipazione del calore influisce direttamente sulla capacità di carico e sulla durata del trasformatore. I trasformatori di tipo-a secco si basano sull'aria come mezzo di raffreddamento e sono suddivisi in raffreddamento ad aria naturale (AN) e raffreddamento ad aria forzata (AF). Nelle strutture di raffreddamento naturale, il calore viene dissipato naturalmente attraverso la convezione ottimizzando la disposizione del nucleo e degli avvolgimenti, aumentando l'area di dissipazione del calore e creando condotti d'aria ragionevoli. Nelle strutture di raffreddamento forzato, vengono aggiunti ventilatori a flusso assiale o ventilatori centrifughi per aumentare la velocità del flusso d'aria, che può migliorare la capacità di carico a breve-termine o continua allo stesso aumento di temperatura. Il processo di progettazione richiede il calcolo della rete di resistenza termica, la corrispondenza del valore di resistenza al calore dell'isolamento con la temperatura ambiente e la garanzia che la temperatura del punto più caldo non superi il limite.
La progettazione della protezione strutturale è altrettanto importante. Il guscio esterno è realizzato in acciaio- laminato a freddo o acciaio zincato, che fornisce protezione meccanica e un certo grado di schermatura elettromagnetica. I gradi di protezione vanno da IP00 a IP54, a seconda dell'ambiente di installazione, impedendo l'intrusione di corpi estranei, umidità o gas corrosivi. I supporti interni e gli elementi di fissaggio devono avere una buona resistenza sismica per ridurre l'impatto delle vibrazioni di trasporto e operative sull'isolamento e sui componenti conduttivi.
Inoltre, il design del trasformatore di tipo-a secco incorpora concetti di sicurezza e protezione ambientale, eliminando l'olio isolante per eliminare i rischi di perdite ed esplosioni e ridurre i rischi di inquinamento durante la manutenzione. Allo stesso tempo, i materiali a bassa-perdita e le efficienti strutture di dissipazione del calore migliorano l'efficienza energetica, soddisfacendo i requisiti di risparmio energetico e riduzione delle emissioni.
Nel complesso, il principio di progettazione dei trasformatori di tipo-a secco cerca l'equilibrio ottimale tra prestazioni elettromagnetiche, affidabilità dell'isolamento, efficienza di dissipazione del calore e protezione strutturale. Attraverso l’ottimizzazione collaborativa multidisciplinare, l’apparecchiatura ottiene vantaggi completi in termini di sicurezza antincendio, adattabilità ambientale ed economia operativa, fornendo una soluzione di distribuzione dell’energia ecologica e solida per i moderni sistemi energetici.