
矿山中使用着各种各样的电动设备,它们需要的工作电压和电流各不相同;而矿山通常采用的是高压交流电供电,这就需要矿用变压器将高压输电线路的电压降低到适合设备使用的工作电压,为不同的矿山设备提供适配的电力。简而言之,矿用变压器是一种专门用于矿山环境的电力设备,主要功能是变换电压和控制电流,以满足矿山各类设备的电力需求。
一.矿用变压器的原理
矿用变压器的工作原理基于电磁感应定律。它主要由铁芯和绕组两大部分构成。铁芯作为磁路的主体,一般采用高导磁率的硅钢片叠制而成,这样可以有效减少磁滞和涡流损耗。绕组则分为高压绕组和低压绕组。当高压交流电源接入高压绕组时,绕组内会产生交变电流,根据电磁感应定律,交变电流会在铁芯中产生交变磁通。由于铁芯的磁导率远高于周围空气,绝大部分磁通会集中在铁芯中,形成闭合磁路。交变磁通同时穿过高压绕组和低压绕组,在低压绕组中会感应出与磁通变化率成正比的电动势。通过精心设计高压绕组和低压绕组的匝数比,就能实现将高压电转换为低压电,达成电压的变换,从而满足矿山设备的用电要求。
二.矿用变压器的类型
1.矿用一般型变压器
矿用一般型变压器适用于矿井中有煤尘和沼气,但无爆炸危险的场所,主要为电力拖动和照明提供稳定的电力支持。它采用油浸式结构,内部构造和工作原理与普通油浸式变压器极为相似。不过,为了契合矿山特殊的使用环境,矿用一般型变压器在设计上有所不同。它的结构十分坚固,能抵御矿山环境中可能出现的碰撞、震动等情况;外型低矮,方便在空间相对狭窄的矿井巷道中安装和布置。而且,变压器上部没有储油柜,油箱内油面上特意留有适当空间,这是为了防止箱盖上通气孔阻塞时,油箱内产生过大的压力,确保了使用过程中的安全性。其高、低压进出线都采用电缆接线盒,盒中灌注绝缘胶,进一步增强了绝缘性能,有效避免漏电等安全隐患。
常见的矿用一般型变压器容量有 50、100、180、320 千伏安等,在变压器原边设有无励磁调压,调压范围为 ±5%,副边线圈引出 6 个端子,可进行 Y/△接,从而得到 690/400 伏或 1200/690 伏的电压,满足不同设备的用电需求。
2.矿用隔爆型变压器
矿用隔爆型变压器主要用于存在爆炸危险的矿井场所,比如有甲烷混合气体和煤尘等易燃易爆物质的环境。这类变压器大多采用干式结构,其最显著的特点是箱壳的全部接合面均按照严格的隔爆要求制作,能够承受高达 0.8 兆帕的内部压力。当变压器内部发生电气故障产生火花或爆炸时,隔爆结构可以有效阻止火焰和高温向外传播,避免引发外部环境的爆炸,为矿山安全生产提供了可靠保障。
常见的矿用干式变压器容量一般有 4 千伏安和 2.5 千伏安两种,主要为电钻、照明、信号等设备供电。它的进出线通过电缆穿过出线套引出,原边电压有 380 伏、660 伏两种,副边电压一般为 133 伏。而容量在 100 千伏安以上的隔爆型变压器,常常与隔爆型开关箱组合成隔爆型成套移动变电所,输出电压有 400 伏,690 伏和 1200 伏等,以满足矿井中不同用电设备多样化的需求。