Tóm tắt
Bài viết kỹ thuật này khám phá toàn diện việc áp dụng
nhựa epoxyvà quá trình tiêm tự động áp suất đông lạnh (APG) trong sản xuất biến áp dòng (CT). Bằng cách chi tiết các tính chất vật liệu, các bước quy trình và các biện pháp kiểm soát chất lượng,nó nhằm mục đích cung cấp một hướng dẫn thực tế cho các kỹ sư và nhà sản xuất tìm cách tối ưu hóa hiệu quả sản xuất CT, hiệu suất cách nhiệt, và độ tin cậy lâu dài.
1. giới thiệu
Máy biến áp dòng điện đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống điện bằng cách giảm giá trị dòng điện cao cho các mục đích đo lường, bảo vệ và điều khiển.Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy, chúng đòi hỏi vật liệu cách nhiệt chất lượng cao và quy trình sản xuất chính xácNhựa epoxy, nổi tiếng với cách điện tuyệt vời của nó, sức mạnh cơ học, và kháng hóa học, đã trở thành vật liệu được lựa chọn cho encapsulation CT.Khi kết hợp với quá trình tiêm APG, nó cho phép sản xuất CT với chất lượng nhất quán, khoảng trống tối thiểu và hiệu suất tăng cường.
2.1 Tính chất vật liệu
Nhựa epoxy được sử dụng trong sản xuất CT thường thể hiện các tính chất chính sau:
- Khép kín điện: Sức mạnh điện đệm cao (thường > 20 kV / mm) và khớp mất điện đệm thấp đảm bảo cách ly hiệu quả các thành phần điện áp cao trong CT,ngăn ngừa hỏng điện và xả một phần.
- Sức mạnh cơ học: Sức mạnh kéo, nén và uốn cong phù hợp giúp CT chịu được căng thẳng cơ học trong quá trình lắp đặt, vận hành và vận chuyển.
- Sự ổn định nhiệt: Một phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (ví dụ: - 40 °C đến 155 °C) cho phép CT hoạt động đáng tin cậy trong các điều kiện môi trường khác nhau.Nhựa epoxy cũng có hệ số mở rộng nhiệt tương đối thấp, giảm nguy cơ nứt do căng thẳng nhiệt.
- Chống hóa học: Chống độ ẩm, dầu và các hóa chất phổ biến trong hệ thống điện bảo vệ các thành phần bên trong của CT khỏi sự phân hủy theo thời gian.
2.2 Xác định
Các
nhựa epoxysử dụng trong các quy trình APG thường là một hệ thống hai thành phần: nhựa cơ sở và chất làm cứng.trong khi chất làm cứng có thể là một hợp chất dựa trên anhydride- Các chất phụ gia như chất lấp (ví dụ: aluminotrihydrat để chống cháy), các chất kết nối (để cải thiện độ bám giữa nhựa và các vật liệu khác),và gia tốc (để kiểm soát tốc độ làm cứng) cũng được kết hợp vào công thức để đáp ứng các yêu cầu hiệu suất cụ thể.
3. Quá trình tiêm tự động áp suất đông lạnh (APG)
3.1 Nguyên tắc quy trình
Quá trình tiêm APG kết hợp các lợi thế của việc làm đầy bằng áp suất và làm đông lạnh được kiểm soát. It operates under a closed - loop system where the epoxy resin mixture is heated to a suitable viscosity level (usually around 100 - 500 mPa·s) and then injected into a pre - heated mold under pressure (typically 0.3 - 0.8 MPa). áp suất đảm bảo lấp đầy hoàn toàn các khoang khuôn, ngay cả những người có hình học phức tạp,trong khi môi trường nhiệt độ và áp suất được kiểm soát tạo điều kiện cho quá trình đông lạnh và làm cứng đồng đều. Điều này dẫn đến một mật độ cao, trống không đóng gói.
3.2 Lợi thế so với các quy trình truyền thống
So với các phương pháp đúc hoặc nồi truyền thống, quy trình APG mang lại một số lợi thế đáng kể:
- Giảm khoảng trống: Việc làm đầy bằng áp suất giúp giảm thiểu sự mắc kẹt của bong bóng không khí, dẫn đến hàm lượng khoảng trống thấp hơn (thường < 0,5%) trong sản phẩm cuối cùng.
- Cải thiện độ chính xác kích thước: Kiểm soát chính xác nhiệt độ, áp suất và tốc độ tiêm đảm bảo kích thước sản phẩm phù hợp, giảm nhu cầu điều chỉnh sau chế biến.
- Tăng hiệu quả sản xuất: Thời gian chu kỳ ngắn hơn (từ 30 phút đến 2 giờ tùy thuộc vào kích thước bộ phận) do các quy trình lấp đầy và làm cứng nhanh hơn làm tăng năng suất sản xuất tổng thể.
4. Tiến trình sản xuất CT từng bước
4.1 Chuẩn bị nguyên liệu và thành phần
- Trộn nhựa epoxy: Nhựa cơ bản, chất làm cứng và chất phụ gia được cân chính xác và trộn trong máy trộn cắt cao để đảm bảo hỗn hợp đồng nhất.và hỗn hợp sau đó được khử khí dưới chân không để loại bỏ không khí bị mắc kẹt.
- CT Core và Windings: lõi CT, thường được làm bằng vật liệu từ tính thông thấm cao như thép silicon hoặc hợp kim không hình dạng, được lắp ráp với các vòng cuộn chính và thứ cấp.Các cuộn dây được cuộn cẩn thận để đáp ứng tỷ lệ quay yêu cầu và các thông số kỹ thuật hiệu suất điệnCác băng cách nhiệt hoặc phim có thể được áp dụng cho các cuộn dây để bảo vệ thêm.
4.2 Thiết kế và chuẩn bị khuôn
- Thiết kế khuôn: khuôn được thiết kế dựa trên hình học và kích thước của CT. Nó thường được làm bằng thép hoặc hợp kim nhôm chất lượng cao để chịu được áp suất và nhiệt độ tiêm.Nấm mốc có các lỗ phù hợp với hình dạng của CT, với các quy định cho các cổng đầu vào và đầu ra để tiêm nhựa epoxy.
- Chuẩn bị nấm mốc: Trước khi sử dụng, nấm mốc được làm sạch kỹ lưỡng và phủ chất giải phóng để ngăn epoxy được làm cứng bám vào bề mặt nấm mốc.Sau đó khuôn được làm nóng trước đến nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ tiêm nhựa epoxy (e.g., 80 - 100 °C) để đảm bảo quá trình lấp lỏng.
4.3 APG Injection
- Tiêm: Trộn nhựa epoxy khử khí được chuyển sang máy tiêm APG. Máy bơm nhựa vào khuôn đã được làm nóng trước với áp suất và tốc độ được kiểm soát.Quá trình tiêm được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo rằng khuôn được lấp đầy hoàn toàn mà không có sự tràn hoặc không đầy đủ.
- Giảm lạnh và làm cứng: Sau khi tiêm, khuôn được duy trì ở nhiệt độ và áp suất cụ thể trong một khoảng thời gian nhất định để cho phép nhựa epoxy đóng băng và làm cứng.Gelation là khi nhựa bắt đầu cứng, và giai đoạn làm cứng tiếp tục liên kết các chuỗi polyme để đạt được các tính chất cơ khí và điện mong muốn.Thời gian và nhiệt độ làm cứng phụ thuộc vào công thức nhựa epoxy cụ thể, thường dao động từ 120 - 160 °C trong 1 - 3 giờ.
4.4 Xóa khuôn và sau chế biến
- Xóa khuôn: Khi quá trình làm cứng hoàn tất, khuôn được làm mát xuống nhiệt độ phù hợp (thường dưới 60 ° C) để tạo điều kiện dễ dàng cho việc gỡ khuôn.Các đại lý giải phóng giúp trong dễ dàng tách CT chữa khỏi khuôn mà không gây ra bất kỳ thiệt hại cho sản phẩm.
- Sau khi chế biến: Sau khi tháo dỡ, CT có thể trải qua các bước chế biến sau như cắt bỏ nhựa dư thừa, mài bề mặt thô và bôi lớp phủ bảo vệ nếu cần thiết.Những bước này làm tăng sự xuất hiện của sản phẩm và cải thiện hiệu suất của nó trong một số trường hợp.
5Kiểm soát chất lượng và thử nghiệm
5.1 Kiểm soát chất lượng trong quá trình
- Kiểm tra vật liệu: Trước khi trộn, nhựa epoxy, chất làm cứng và chất phụ gia được kiểm tra tính chất vật lý của chúng (như độ nhớt,mật độ) và thành phần hóa học để đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật.
- Giám sát thông số quy trình: Trong quá trình APG, các thông số quan trọng như áp suất tiêm, nhiệt độ và tốc độ lưu lượng nhựa được theo dõi và ghi lại liên tục.Bất kỳ sai lệch nào từ các giá trị đã thiết lập có thể dẫn đến các vấn đề về chất lượng, và các biện pháp khắc phục ngay lập tức được thực hiện.
5.2 Kiểm tra sản phẩm cuối cùng
- Kiểm tra điện: CT trải qua một loạt các thử nghiệm điện, bao gồm đo kháng cách điện (sử dụng một Megger điện áp cao để kiểm tra bất kỳ sự cố cách điện nào),thử nghiệm điện áp chống điện (tiếp ứng điện áp cao trong một thời gian nhất định để đảm bảo cách điện có thể chịu được điện áp hoạt động), và thử nghiệm xả một phần (nhận thấy bất kỳ xả điện nhỏ nào trong cách điện, có thể là tiền thân của sự cố).
- Kiểm tra cơ khí: Kiểm tra cơ khí như kháng va chạm, kháng rung,và thử nghiệm độ bền kéo được thực hiện để đảm bảo rằng CT có thể chịu được các căng thẳng cơ học mà nó sẽ gặp phải trong suốt thời gian sử dụng.
- Kiểm tra kích thước: Kích thước của CT được đo bằng các dụng cụ chính xác để đảm bảo chúng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.Bất kỳ sự thay đổi kích thước nào cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của CT và khả năng tương thích với các thiết bị khác.
6Kết luận
Sự kết hợp của nhựa epoxy và quy trình tiêm APG cung cấp một phương pháp hiệu quả và đáng tin cậy để sản xuất bộ biến áp dòng điện.Các thông số quy trình, và các biện pháp kiểm soát chất lượng, các nhà sản xuất có thể sản xuất CT với cách điện hiệu suất cao, độ bền cơ học tuyệt vời và độ tin cậy lâu dài.Khi các hệ thống điện tiếp tục phát triển hướng tới điện áp cao hơn, lưới điện thông minh hơn, và tăng sự tích hợp năng lượng tái tạo, nhu cầu về CT chất lượng cao được sản xuất bằng các quy trình tiên tiến như APG sẽ chỉ tăng lên.Nghiên cứu và phát triển liên tục trong các công thức nhựa epoxy và tối ưu hóa quy trình APG sẽ tiếp tục nâng cao hiệu suất và khả năng cạnh tranh của các sản phẩm CT trên thị trường toàn cầu.
