라미네이션 조인트 근처 국소 핫스팟의 근본 원인

변압기나 발전기가 작동할 때 많은 숙련된 엔지니어들이 가장 먼저 문제를 발견하는 곳은 코어 조인트입니다. 그 교활한 라미네이션 T-조인트, 연귀 모서리, 스텝 랩과 같은 조인트는 플럭스가 방향을 바꾸고 간격을 제어하기 가장 어려운 곳이며 열화상 카메라에 국소적인 "미스터리" 핫스팟이 나타나기 쉬운 곳입니다.

이 문서에서는 다음과 같이 설명합니다. 왜 이러한 핫스팟이 발생하는 이유, '무해한 웜 패치'와 진짜 코어 결함을 구분하는 방법, 그리고 서류상뿐만 아니라 현장에서 실제로 이를 방지하는 설계, 제조 및 O&M 관행이 무엇인지에 대해 설명합니다.

• 누구를 위한 서비스인가요?
  • 적층 코어(변압기, 원자로, 발전기, 대형 모터)를 작업하는 설계 엔지니어
  • 적외선 또는 핵심 테스트 이상을 설명하려는 테스트 및 시운전 엔지니어
  • 핫스팟이 '모니터링' 상황인지 '종료' 상황인지 결정하는 자산 관리자
  • 검사, EL CID/코어 루프 테스트 또는 내부 오버홀을 계획하는 유지보수 팀

1. 라미네이션 조인트가 천연 핫스팟 자석인 이유

라미네이션 조인트에서 자속은 모퉁이를 돌면서 한 강철 더미에서 다른 더미로 이동해야 합니다. 3상 변압기 T 조인트에서는 여러 사지 자속이 심지어 합산 가 하나의 공유 영역에서 국소 플럭스 밀도를 코어의 평균 이상으로 밀어 올립니다.

배전 변압기 코어에 대한 연구에 따르면 특정 T 조인트 영역의 국부적 손실이 평균 코어 손실보다 훨씬 높을 수 있으며, 특히 자속 밀집과 불리한 자속 각도가 발생하는 맞대기 조인트의 안쪽 가장자리 근처에서 손실이 더 클 수 있습니다. 이러한 추가 손실은 열로 바로 전환되므로 명판 부하가 정상일 때에도 IR 카메라는 핫스팟을 "감지"합니다.

• 일반적으로 관절 근처의 핫스팟은 다음과 같은 몇 가지 조합으로 인해 발생합니다:
  • 플럭스 크롤링 및 로컬 포화도 코너, T-조인트 또는 잘못 설계된 스텝 랩에서 자속 밀도가 급증하는 경우
  • 라미네이션 간 반바지 버, 긁힘, 휘어진 라미네이션 또는 손상된 코팅으로 인해 와전류 루프가 발생하는 경우
  • 추가 거부감 또는 에어 갭 정렬 불량 또는 적층 불량으로 인해 조인트에서 플럭스가 "우회"하여 좁은 영역에 집중됩니다.
  • 부유 자속 및 순환 전류 다지점 코어 접지, 누설 자속 또는 조인트 근처에서 자속을 흡수하는 구조 부품으로부터
  • 냉각 문제 (막힌 덕트, 정체된 오일/에어 포켓) 손실이 적당히 높은 영역을 실제 열 위험으로 전환합니다.
  • 고조파, 과여기 및 DC 바이어스 핵심 부위(특히 관절)를 포화 상태에 가깝게 만들어 철분 손실과 체온을 증가시킵니다.

2. 핫스팟 아래의 물리학(수학에 빠져들지 않고)

제조나 유지보수를 탓하기 전에 조인트에서 물리학이 어떻게 작동하는지 시각화하는 것이 도움이 됩니다. 완벽한 적층 코어에서:

• 플럭스는 주로 입자 지향 강철의 압연 방향을 따라 흐릅니다.
• 라미네이션은 서로 절연되어 와전류가 작고 제한적으로 유지됩니다.
• 관절은 플럭스가 한 팔다리에서 다른 팔다리 사이를 격렬하지 않고 부드럽게 교차하도록 배열되어 있습니다.

현실은 더 지저분합니다. T 조인트 또는 연귀 모서리에서:

1. 플럭스가 회전하고 퍼집니다. 플럭스 벡터가 쉬운 롤링 방향에서 멀어지면서 라미네이션 평면에 수직인 구성 요소가 발생할 수도 있습니다. 이로 인해 해당 영역에서 히스테리시스 손실과 와류가 발생합니다.
2. 일반 플럭스는 라미네이션을 교차합니다. 라미네이션이 겹치는 경우(스텝 랩, 버트 조인트), 플럭스의 "정상" 구성 요소는 다음과 같이 이동하려고 합니다. 통해 스택뿐만 아니라 스택 전체에 걸쳐서요. 이렇게 하면 한 장이 아닌 여러 장을 통해 와전류 루프가 발생하므로 국부적 가열을 위한 완벽한 레시피가 됩니다.
3. 결함이 있으면 효과가 배가됩니다. 버, 추가 간격 또는 단락된 라미네이션은 국소 저항을 왜곡하여 이미 응력을 받은 강철에 더 많은 플럭스를 밀어 넣습니다. 측정된 코어에서, 동일한 전체 플럭스 밀도에서 T 조인트 내부 영역의 국부적 손실이 외부 영역보다 크게 증가하는 것으로 관찰되었습니다.

따라서 명판 손실이 괜찮아 보이더라도 물리학적으로 여백이 가장 얇은 곳이 바로 조인트이므로 결함이 가장 먼저 핫스팟으로 나타나는 곳입니다.

• 라미네이션 조인트를 핫스팟으로 만드는 주요 물리적 메커니즘:
  • 플럭스 각도 효과: 압연 방향에서 벗어난 플럭스 > CRGO 강철의 높은 히스테리시스 손실
  • 일반 플럭스 구성 요소입니다: 관통 두께 플럭스 > 단일 시트가 아닌 다중 라미네이션 와전류
  • 로컬 포화도: 모서리 및 T 조인트의 혼잡 > 설계보다 높은 B 피크 > 철 손실의 가파른 상승
  • 라미네이션 간 반바지: 단열재 손실 또는 라미네이션을 연결하는 파편 > 해당 포켓의 "솔리드 코어" 동작
  • 누출 플럭스 캡처: 조인트 근처의 구조 부품 또는 클램프가 부유 플럭스와 열을 국부적으로 흡수합니다.

3. 실용적인 근본 원인 지도(핫스팟의 진짜 원인은 무엇인가요?)

물리학을 제조, 테스트 또는 운영 중에 실제로 볼 수 있는 사물과 연결해 보겠습니다.

아래는 라미네이션 조인트 근처의 국부적인 핫스팟의 가장 일반적인 근본 원인과 이러한 현상이 어떻게 나타나는지에 대한 간결한 '필드 맵'입니다.

• 이 지도를 실생활에서 사용하는 방법:
  • 시작하기 어디 정확히 T 조인트 안쪽 가장자리, 클램프, 탱크, 이음새를 따라?
  • 보세요 확장 방법전압(플럭스), 전류(부하) 또는 둘 다 사용하시나요?
  • 이를 다음과 결합하여 테스트 데이터 (코어 손실, EL CID/루프 테스트, DGA, 접지 전류)를 통해 "뭔가 따뜻합니다"에서 "스텝랩/다점 접지/라미네이션 단락이 잘못되었을 가능성이 매우 높습니다"로 좁힙니다.

4. 디자인 관련 근본 원인(그리고 "좋은"의 모습)

일부 핫스팟은 실수가 아니라 설계 여백에 숨어 있습니다. 코어를 설계하거나 지정하는 경우, 매일 이러한 레버를 사용하지만 때로는 나중에야 열에 대한 결과를 확인할 수 있습니다.

3상 변압기 코어에 대한 잘 문서화된 연구에 따르면 T 조인트 영역은 코어에서 가장 복잡하고 손실에 영향을 미치는 부분으로, 자속이 급격히 회전하고 여러 사지 자속이 중첩되며 평면 및 일반 자속 구성 요소가 모두 커지는 것으로 나타났습니다. 최적화된 조인트 설계(예: 개선된 스텝 랩 또는 혼합 60°/45° 조인트)는 기존 45°/90° 배열에 비해 국소 손실을 현저히 줄입니다.

마찬가지로, 적절한 코팅과 응력 완화 어닐링을 갖춘 고급 CRGO는 주어진 B에 대한 전체 및 로컬 코어 손실을 극적으로 줄여 조인트가 서비스에서 뜨거워지기 전에 더 많은 마진을 확보할 수 있습니다.

• 관절의 핫스팟에 큰 영향을 미치는 디자인 선택:
  • 조인트 지오메트리:
    • 스텝 랩 대 버트 조인트 대 미트릿 코너
    • 스텝의 길이 및 순서, T 조인트의 겹침 패턴
  • 플럭스 밀도/V/Hz:
    • B-H 커브의 무릎에 "공격적으로" 가까이 달리면 관절에 여유가 거의 남지 않습니다.
  • 소재 선택:
    • CRGO 등급, 코팅 유형, 라미네이션 두께(얇은 시트 = 와전류가 낮음)
  • 자기 구조 레이아웃:
    • 클램핑 구조, 타이 플레이트의 위치, 코어 끝에 대한 탱크 근접성
    • 조인트 근처에 자기 션트/플럭스 쉴드의 존재 여부(또는 부재)
  • 관절 주변의 냉각 설계:
    • 요크 및 사지 접합부 근처의 덕트 배치, 가장 뜨거운 강철을 실제로 통과하는 오일/공기 경로

5. 제조 및 조립: '종이 디자인'과 현실이 만나는 지점

아름답게 모델링된 코어라도 제조 및 조립 시 라미네이션 조인트를 신중하게 처리하지 않으면 열적으로 잘못 작동할 수 있습니다.

펀칭 및 적층 작업은 버, 뒤틀린 플레이트 또는 잘못 정렬된 스텝 랩을 남길 수 있습니다. 업계 경험과 기술 문헌에 따르면 코어 스택의 스크래치, 큰 버 또는 휘어진 라미네이션은 전체 코어 손실이 사양 내에 있더라도 국부적으로 라미네이션이 짧아지고 국부 과열을 유발할 수 있습니다.

대형 기계(발전기, 대형 모터)의 경우 진동으로 인한 라미네이션 손상이나 코어가 느슨해지면 층간 절연이 마모될 수 있으며, 마모된 절연을 방치하면 단락, 코어 핫스팟, 심한 경우 코어의 녹은 공동이 발생할 수 있습니다.

• 나중에 공동의 핫스팟이 되는 제조/조립 문제가 종종 발생합니다:
  • 버 제어 및 디버링 불량: 거친 가장자리는 라미네이션 간 단락 및 국부적 플럭스 왜곡의 위험을 증가시킵니다.
  • 일관성 없는 스태킹 압력: 느슨한 스택은 진동하고, 과도하게 조여진 스택은 코팅을 압착하거나 플레이트를 휘어지게 합니다.
  • 스텝 랩 / T 조인트가 잘못 정렬되었습니다: 적절한 고정 장치나 자동화 없이 수동으로 적재하면 불규칙한 중첩과 공극이 발생합니다.
  • 관절의 코팅이 손상되었습니다: 재코팅 없이 손상, 긁힘 또는 연마를 처리하면 전도성 브리지가 생성됩니다.
  • 외부 금속 파편: 용접 슬래그, 와이어 오프컷, 공구, 조인트 또는 냉각 덕트 근처에 갇힌 너트/볼트
  • 클램프 볼트 토크가 일정하지 않습니다: 고르지 않은 압축은 누설 플럭스와 진동을 위한 국부적인 틈과 경로를 만듭니다.

6. 관절의 약점을 "밝히는" 작동 조건

완벽하게 구축된 코어를 상속할 수 있으며 여전히 운영 환경이 안전지대를 벗어날 경우 국지적인 핫스팟이 발생할 수 있습니다.

과도한 여기(높은 V/Hz), 고조파 함량 또는 DC 바이어스는 자속 밀도를 증가시키며, 가장 먼저 불만이 제기되는 곳은 이미 B가 높은 접합부와 모서리입니다. 변압기 코어에 대한 기술 지침에서는 과부하, 설계 외 작동 지점에서의 철 손실 증가, 고조파를 코어 과열의 중요한 원인으로 강조합니다.

특히 권선 끝과 조인트 근처에서 메인 코어를 빠져나가는 누설 플럭스는 클램프, 탱크 벽 및 기타 금속 부품에 와류를 유도하여 라미네이션 자체는 괜찮더라도 조인트 근처에 나타나는 국부적인 핫스팟을 생성할 수 있습니다.

마지막으로, 다지점 코어 접지는 두 개 이상의 코어 접지가 루프를 형성하여 코어 강철과 구조 경로에 전류를 순환시키는 전형적인 '보이지 않는' 문제입니다. 이러한 순환 전류는 적외선, 접지 전류 측정 및 DGA 가스 시그니처를 통해 감지할 수 있는 국부적인 과열을 발생시킵니다.

• 관절 핫스팟을 자주 유발하거나 악화시키는 작업 시나리오:
  • 다음에서 장시간 작동 상승된 V/Hz (저주파, 과전압, 계통 이벤트 중 발전기 승압 변압기)
  • 높음 고조파 부하 컨버터, 아크 용광로 또는 제대로 필터링되지 않은 드라이브로부터
  • 불균형 또는 비대칭 부하 플럭스 분포를 왜곡하고 조인트 근처의 부유 플럭스를 증가시킵니다.
  • 다지점 접지 결함 변압기 코어 또는 고정자 코어에서
  • 냉각 시스템 성능 저하: 막힌 공기/오일 덕트, 팬/펌프 고장, 저온에서 걸쭉해진 오일
  • 반복되는 관통 장애 또는 돌입 이벤트 시간이 지남에 따라 코어와 관절에 기계적인 스트레스를 가합니다.

7. 라미네이션 조인트 근처의 국소 핫스팟 진단 방법

적외선 카메라나 열화상 센서로 핫스팟을 발견했다면, 이제 진짜 문제는 그 다음입니다: 이것은 허용 가능한 따뜻한 지역입니까, 조기 경고입니까, 아니면 진짜 핵심 단층이 만들어지고 있습니까?

가장 좋은 해답은 열 관찰과 전기 및 화학 테스트를 결합하는 것입니다. 최신 연구와 현장 실무에서는 국소 손실 측정, 고급 서모그래피, 코어 결함 감지 기술(발전기의 경우 EL CID 또는 변압기의 경우 코어 루프 테스트 등)을 통해 적층 간 문제를 조기에 찾아내는 데 중점을 둡니다.

• 실용적이고 다층적인 진단 접근 방식:
  • 1. 온도 패턴 매핑하기
    • 핫스팟입니다:
      • A 작고 강렬한 포인트? (파편, 짧은 라미네이션, 멀티포인트 접지)
      • A 밴드 조인트를 따라? (설계/어셈블리 지오메트리 또는 에어 갭일 가능성이 높음)
      • 에 클램프 또는 탱크 관절 근처에? (구조 부품의 스트레이 플럭스)
  • 2. 작동 조건과의 상관 관계
    • 온도 추적 가능 전압(V/Hz) 부하 전류보다 더 많이? → 핵심 문제
    • 추적 가능 전류/부하 더? → 구조물 또는 복합 효과의 스트레이 플럭스
  • 3. 전기 테스트 실행
    • 무부하 손실 및 자화 전류 공장값 대비
    • 코어 접지 전류 절연 저항(멀티포인트 접지 검색)
    • 핵심 결함 테스트 대형 발전기 및 대형 변압기에서 적층 간 결함을 찾기 위한 EL CID, 저유속 루프 테스트(저유속 루프 테스트)
  • 4. 화학 및 가스 분석 사용(오일 충전 장치의 경우)
    • DGA: 중간 온도(뜨거운 금속/뜨거운 기름, 일반적으로 700°C 미만)에서 열 결함과 일치하는 패턴을 찾습니다.
  • 5. 개입 수준 결정
    • "모니터 전용"(약간의 디자인 웜 스팟, 시간이 지나도 안정적)
    • "정전 계획 및 검사"(비정상적이지만 안정적이며 약간의 여유가 있음)
    • "긴급 종료 및 내부 검사"(상승 추세, 비정상적인 테스트 또는 핵심 결함의 증거)

8. 예방: 실제로 효과가 있는 설계, 공장 및 현장의 습관

라미네이션 조인트의 국부적인 핫스팟은 대부분 우수한 설계 규율, 철저한 제조 QA, 현실적인 운영 제어를 통해 예방할 수 있습니다.

예방을 세 가지 레이어로 생각하세요: (1) 올바르게 설계하고, (2) 깨끗하게 구축하고, (3) 친절하게 운영합니다.

• 올바른 디자인
  • 선택 최적화된 조인트 지오메트리 특히 여러 플럭스 경로가 만나는 영역에서 2D/3D EM + 손실 시뮬레이션으로 검증된 (스텝 랩, 개선된 T-조인트)
  • 코어 실행 B-H 곡선에서 보수적으로철분 손실을 최대한 줄이는 대신 조인트에 여유를 남깁니다.
  • 지정 고급 CRGO주파수 및 손실 목표에 맞는 적절한 코팅 및 라미네이션 두께를 제공합니다.
  • 장소 클램프, 타이 플레이트 및 탱크 벽 부유 자속 및 와전류 손실을 염두에 두고 필요한 경우 션트 또는 차폐를 추가합니다.
  • 견고한 디자인 냉각 경로 상단 요크, 팔다리 접합부 및 코어 끝부분
• 깔끔하게 구축
  • 시행 버 제한 라미네이션 펀칭 및 절단에 대한 디버링 표준
  • 사용 자동화된 또는 잘 안내된 스태킹 조인트 및 스텝 랩을 위한 중첩 및 정렬 보장
  • 보호 취급 중 코팅특히 관절 근처의 손상된 판을 수리하거나 거부합니다.
  • 엄격한 적용 이물질 제어도구/책임 시스템, 탱크 폐쇄 전 청소 및 검사
  • 제어 클램프 볼트 토크 및 압축 시퀀스를 사용하여 고르지 않은 간격과 움직임을 방지합니다.
• 친절하게 운영하세요
  • 시행 V/Hz 및 고조파 제한 적절한 보호 및 시스템 연구
  • 모니터 코어 접지 전류 다지점 접지를 조기에 포착하는 절연 저항성
  • 트렌드 무부하 손실, 자화 전류, 적외선 열화상 촬영 가끔씩이 아니라 지속적으로 관리합니다.
  • 유지 건강한 냉각 시스템깨끗한 덕트, 작동하는 팬/펌프, 양호한 오일 상태, 특히 성수기 전에는 더욱 그렇습니다.
  • 계획 핵심 검사 / EL CID 대형 기계 및 중요 변압기에 대한 주요 오버홀 시

9. 하나로 모으기

라미네이션 조인트 근처의 국소적인 핫스팟은 무작위로 발생하는 불운이 아닙니다. 거의 항상 하나 이상의 근본적인 문제의 가시적인 끝입니다:

• 조인트에서의 로컬 플럭스 동작,
• 강철을 자르고, 쌓고, 고정하고, 단열하는 방식과
• 시스템이 실제 서비스에서 그 핵심을 어떻게 밀어붙이는지 살펴보세요.

열 패턴과 디자인 지식, 몇 가지 타깃 테스트를 결합하면 '윗옷의 이상한 따뜻한 패치'가 명확한 스토리로 바뀝니다: 스텝 랩이 잘못 정렬되었거나 라미네이션이 짧거나 다지점 접지 또는 클램프의 스트레이 플럭스. 이러한 스토리를 확보하고 나면 재설계, 재스택, 재접근, 재냉각 등 완화를 위한 경로가 훨씬 더 명확해집니다.