Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Lorsqu'un transformateur ou un générateur fonctionne, le premier endroit où de nombreux ingénieurs expérimentés cherchent un problème est le joint du noyau. Ces joints sournois laminage Les joints - joints en T, coins à onglet, joints en escalier - sont les endroits où le flux change de direction, où les écarts sont les plus difficiles à contrôler et où les points chauds locaux "mystérieux" aiment à apparaître sur la thermographie.
Dans cet article, nous verrons pourquoi ces points chauds, comment distinguer une "tache chaude inoffensive" d'une véritable défaillance du cœur, et quelles sont les pratiques de conception, de fabrication et d'exploitation et de maintenance qui les préviennent réellement - pas seulement sur le papier, mais sur le terrain.
Dans un joint de laminage, le flux magnétique est forcé de prendre un virage et de sauter d'une pile d'acier à l'autre. Dans les joints en T des transformateurs triphasés, plusieurs flux de limbe se déplacent même d'une pile d'acier à l'autre. additionner dans une région partagée, ce qui pousse la densité du flux local au-dessus de la moyenne dans le noyau.
Les recherches sur les noyaux de transformateurs de distribution montrent que les pertes localisées au niveau de certaines zones de jonction en T peuvent être considérablement plus élevées que la perte moyenne du noyau, en particulier près des bords intérieurs des joints d'extrémité où se produisent des encombrements de flux et des angles de flux défavorables. Ces pertes supplémentaires se transforment directement en chaleur, de sorte que votre caméra IR "voit" un point chaud même si la charge nominale est correcte.
Avant de blâmer la fabrication ou la maintenance, il est utile de visualiser ce que la physique fait à un joint. Dans un noyau laminé parfait :
La réalité est plus désordonnée. Au niveau d'un joint en T ou d'un coin à onglet :
Ainsi, même si les pertes sur la plaque signalétique semblent correctes, les joints sont l'endroit où la marge est la plus mince - c'est pourquoi c'est là que les défauts apparaissent en premier sous la forme de points chauds.
Faisons le lien entre la physique et les choses que vous voyez réellement lors de la fabrication, des essais ou de l'exploitation.
Vous trouverez ci-dessous une "carte de terrain" compacte des causes les plus courantes à l'origine des points chauds localisés près des joints de laminage, et de la manière dont ils ont tendance à se manifester.
| Catégorie de cause première | Mécanisme au niveau du joint de laminage | Indices de terrain que vous voyez | Correction / prévention typique |
|---|---|---|---|
| Encombrement du flux et conception des joints | Mauvaise conception des raccords en T ou des coins, chevauchement insuffisant ou géométrie en escalier entraînant des pics B locaux et des angles de flux défavorables. | Point chaud répétable au même joint sur plusieurs unités de la même conception ; la température augmente fortement avec la tension (V/Hz). | Réoptimisation de la géométrie des joints (pas d'écartement, angle d'onglet, longueur de chevauchement), réduction de la densité du flux de fonctionnement, amélioration de la modélisation FEM des joints centraux. |
| Court-circuit de pelliculage / revêtement endommagé | Les bavures, les rayures, les plaques déformées ou l'absence de revêtement créent des chemins conducteurs entre les stratifiés ; la région se comporte comme une plaque solide plus épaisse. | Point chaud localisé qui peut s'étendre avec le temps ; le test EL CID / core montre un signal élevé localisé ; parfois des reflets métalliques ou une décoloration à l'intérieur du noyau. | Contrôle rigoureux des bavures, ébavurage, poinçonnage contrôlé ; maintien de l'intégrité du revêtement ; meulage et inspection des carottes ; rejet ou reprise des piles endommagées |
| Joints mal alignés ou décalés | Mauvais empilage, pas réguliers, espace d'air supplémentaire le long de la jonction ; flux forcé dans des "ponts" étroits avec un B plus élevé et une composante de flux normale. | Bande chaude le long d'une jointure plutôt qu'en un seul point ; pas de changement majeur dans la perte de substance globale mais température locale anormale | Meilleures fixations d'empilage et automatisation, couple de serrage constant des boulons, remplissage magnétique des espaces, amélioration des tolérances dimensionnelles sur les tôles. |
| Mise à la terre du noyau multipoint | Courants circulant dans le noyau en raison de la présence de plusieurs points de mise à la terre ; les courants se concentrent près des joints et des contacts structurels. | Courant élevé de mise à la terre du cœur (>100 mA), gaz thermiques DGA, traînées chaudes près des pinces du cœur ou des sorties du fil. | Appliquer une mise à la terre stricte en un seul point, inspecter et supprimer les mises à la terre non intentionnelles, envisager une résistance en série temporaire lors de la planification de la panne. |
| Flux parasite dans les éléments de structure | Flux de fuite aux joints et aux extrémités induisant des courants de Foucault dans les colliers, les plaques d'ancrage, la paroi du réservoir, etc. | Le point chaud n'est pas exactement sur le noyau mais sur la pince/le réservoir près du joint ; il a tendance à s'aggraver lorsque la charge/le courant est plus élevé. | Ajouter des shunts magnétiques, des écrans de cuivre ou des déviateurs de flux ; déplacer ou modifier la conception des pièces métalliques à proximité des zones à haut flux. |
| Problèmes de refroidissement et de flux d'huile/d'air | Conduits obstrués, poches d'huile stagnantes près de l'étrier supérieur ou des membres ; une zone d'articulation à perte légèrement plus élevée surchauffe parce qu'elle ne peut pas évacuer la chaleur. | L'augmentation de la température est beaucoup plus importante que prévu pour une augmentation modeste des pertes ; l'IR montre des zones plus chaudes plus étendues | Nettoyer et vérifier les conduits de refroidissement, maintenir la qualité et le niveau de l'huile, s'assurer que l'équipement de refroidissement forcé fonctionne comme prévu. |
| Harmoniques, surexcitation, polarisation DC | Un flux non sinusoïdal et des V/Hz élevés rapprochent les joints de la saturation ; la perte de fer atteint d'abord des sommets dans les régions à haute teneur en B. | Les points chauds apparaissent lors de conditions anormales du réseau, d'injection d'harmoniques ou d'événements de débordement ; la tendance est en corrélation avec V/Hz et THD. | Appliquer les limites V/Hz, installer une protection contre la surexcitation, réduire l'injection d'harmoniques (filtres, réglage du STATCOM). |
| Objets étrangers et contamination | Particules ou outils métalliques libres formant un pont entre les tôles ou les tôles et la structure mise à la terre, souvent piégés près des joints ou des conduits. | Tache intense très localisée, parfois intermittente ; peut se déplacer légèrement ou apparaître après le transport ou la révision | Propreté rigoureuse, contrôle des outils et des matériaux, inspection interne lors des arrêts majeurs, filtration de l'huile et rinçage le cas échéant. |
Certains points chauds ne sont pas des erreurs ; ils sont intégrés dans les marges de conception. Si vous concevez ou spécifiez des noyaux, vous jouez avec ces leviers tous les jours - parfois sans en voir les conséquences thermiques avant longtemps.
Des études bien documentées sur les noyaux de transformateurs triphasés montrent que les zones de jonction en T sont les parties du noyau les plus complexes et les plus influentes en termes de pertes : le flux tourne brusquement, plusieurs flux de branche se superposent et les composantes de flux dans le plan et normales deviennent importantes. Les conceptions optimisées des joints (par exemple, les joints en escalier améliorés ou les joints mixtes 60°/45°) réduisent de manière mesurable les pertes localisées par rapport aux anciens arrangements 45°/90°.
De même, le CRGO de haute qualité avec un revêtement approprié et un recuit de détente réduit considérablement la perte de noyau globale et locale pour un B donné, ce qui vous donne plus de marge avant que les joints ne chauffent en service.
Même un noyau magnifiquement modélisé peut avoir un mauvais comportement thermique si la fabrication et l'assemblage ne traitent pas les joints de stratification avec respect.
Les opérations de poinçonnage et d'empilage peuvent laisser des bavures, des plaques déformées ou des stratifiés mal alignés. L'expérience de l'industrie et la littérature technique indiquent toutes deux que les rayures, les grosses bavures ou les tôles déformées dans l'empilement des noyaux peuvent localement court-circuiter les tôles et provoquer une surchauffe locale, même si la perte totale de noyaux reste conforme aux spécifications.
Sur les grosses machines (générateurs, gros moteurs), les dommages causés à la stratification par les vibrations ou les noyaux desserrés peuvent également user l'isolation interlaminaire ; l'isolation usée entraîne des courts-circuits, des points chauds dans le noyau et, dans les cas extrêmes, des cavités fondues dans le noyau si rien n'est fait.
Vous pouvez hériter d'un noyau parfaitement construit et encore obtenir des points chauds localisés si l'environnement d'exploitation le pousse en dehors de sa zone de confort.
Une surexcitation (V/Hz élevé), un contenu harmonique important ou une polarisation en courant continu augmentent la densité du flux, et les premiers endroits à se plaindre sont les joints et les coins où B est déjà plus élevé. Les conseils techniques sur les noyaux de transformateurs soulignent que la surcharge, l'augmentation de la perte de fer due à des points de fonctionnement hors conception et les harmoniques sont des facteurs importants de surchauffe des noyaux.
Le flux vagabond est un autre coupable : le flux de fuite qui s'échappe du noyau principal - en particulier près des extrémités du bobinage et des joints - peut induire des courants de Foucault dans les colliers, les parois des réservoirs et d'autres pièces métalliques, créant des points chauds locaux qui apparaissent près des joints, même si les tôles elles-mêmes sont en bon état.
Enfin, la mise à la terre multipoint du noyau est un problème "invisible" classique : deux ou plusieurs mises à la terre du noyau forment une boucle, faisant circuler le courant dans l'acier du noyau et dans le chemin structurel. Ce courant circulant génère une surchauffe localisée détectable par infrarouge, par des mesures de courant de mise à la terre et par des signatures de gaz DGA.
Une fois que vous avez repéré un point chaud sur une caméra infrarouge ou à l'aide d'un capteur thermique, la vraie question est la suivante : S'agit-il d'une région chaude acceptable, d'une alerte précoce ou d'une véritable faille centrale en gestation ?
Les meilleures réponses combinent les observations thermiques avec des tests électriques et chimiques. La recherche moderne et la pratique sur le terrain mettent l'accent sur la mesure des pertes localisées, la thermographie avancée et les techniques de détection des défauts du noyau (comme l'EL CID pour les générateurs ou les tests de boucle de noyau pour les transformateurs) afin d'identifier rapidement les problèmes d'interlamination.
La plupart des points chauds localisés au niveau des joints de stratification peuvent être évités grâce à une bonne discipline de conception, à une assurance qualité sérieuse de la fabrication et à des contrôles opérationnels réalistes.
Pensez à la prévention en trois couches : (1) Le concevoir correctement, (2) le construire proprement, (3) l'exploiter avec bienveillance.
Les points chauds localisés près des joints de stratification ne sont pas le fruit du hasard. Ils sont presque toujours la pointe visible d'un ou de plusieurs problèmes sous-jacents :
Lorsque vous combinez des modèles thermiques avec des connaissances en matière de conception et quelques tests ciblés, "cette étrange tache chaude sur l'empiècement supérieur" se transforme en une histoire claire : un saut de puce mal aligné, un court-circuit de stratification, une mise à la terre multipoint ou un flux parasite dans une pince. Une fois que l'on connaît l'histoire, la voie à suivre pour atténuer les effets de la pollution - réaménagement, réaménagement des piles, réaménagement du sol, réaménagement du système de refroidissement - devient beaucoup plus claire.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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