Rezumatul proiectului

Izolarea cu lichid a echipamentelor electromagnetice, cum este si cazul transformatoarelor electrice, este supusa la diferite tipuri de tensiuni alternative, cu domeniu larg de amplitudini si frecvente, precum si tensiuni de impuls (de curent continuu, de durate scurte) de amplitudini si mai mari. Abilitatea unei izolatii lichide de a rezista fata de campurile electrice impuse, pentru o anumita tensiune aplicata, este deseori cea mai importanta caracteristica a acesteia. Aceasta caracteristica poate determina daca un anumit lichid poate fi utilizat ca mediu izolator intr-un transformator electric.

Astfel, selectarea unui anumit mediu izolator determina proiectarea tuturor elementelor de baza ale transformatorului. Adesea, pentru a maximiza eficienta transportului si distributiei energiei electrice, este necesar sa fie utilizati densitati de curent ridicate la tensiuni alternative ridicate in interiorul echipamentelor electromagnetice. Pentru intensitati de valori ridicate ale curentilor rezulta o crestere a caldurii generate, in timp ce tensiunile de valori ridicate conduc la o crestere a solicitarilor electrice la care este supusa izolatia componentelor echipamentelor.

O crestere a valorii caldurii generate determina limitarea valorii maxime a curentului care poate fi transportat de elementele conductoare ale transformatorului, marind si costurile asociate cu transportul, distributia si utilizarea finala a energiei electrice, datorita unei necesitati mai mari de materiale conductoare. Aceasta conduce si la o crestere a masei si dimensiunilor transformatorului. Solicitarile electrice ridicate limiteaza caderea de tensiune pe unitatea de spatiu in interiorul transformatorului, determinand astfel costuri mai ridicate asociate cu transportul energiei de la punctul de producere la utilizatorul final.

Cum curentul electric genereaza atat caldura cat si solicitari electrice, este important ca izolatia electrica sa indeplineasca continuu doua functii (roluri): a) sa previna trecerea curentului intre diferite elemente conductoare de tensiuni diferite, si b) sa transfere caldura de la infasurari si miezul magnetic catre peretii exteriori ai transformatorului care trebuie racit. Lichidele utilizate in mod curent ca medii de izolare, in special cele cu rigiditate dielectrica ridicata (uleiuri minerale inalt rafinate ~ uleiuri de transformator), sunt caracterizate uzual de conductivitati termice scazute, ceea ce conduce la o eficienta scazuta a racirii, o limitare a intensitatii curentului in infasurarile transformatorului, careinfluenteaza dimensiunile si masa sa, pentru o anumita putere nominala si, in final, creste pretul transformatorului. Ideea de a utiliza nanofluide magnetice (MF) pe baza de ulei de transformator ca mediu de izolare cu aceleasi proprietati dielectrice sau chiar imbunatatite, precum si cu o conductivitate termica mai ridicata (convectie magnetica) comparativ cu uleiul pur, poate rezolva problemele mentionate anterior si, astfel, poate scadea costurile de constructie si exploatare ale transformatoarelor electrice.

Principalele obiective ale proiectului constau in:

· prepararea unor nanofluide magnetice pe baza de ulei de transformator, cu nanoparticule magnetice din Fe₃O₄ si (Co_xZn_1-x)Fe₂O₄, si caracterizarea completa a proprietatilor lor fizice prin masuratori ale proprietatilor lor magnetice, electrice, termice si magnetoreologice;

· studiul teoretic si experimental al fenomenelor de descarcari partiale, strapungere dielectrica si convectie termomagnetica, ca parametrii foarte importanti pentru un nanofluid magnetic izolator;

· proiectarea si constructia unui model de transformator electric cu avand ca mediu izolator si de racire nanofluid magnetic si testarea conditiilor de functionare – transferul de caldura, stabilitatea parametrilor electrici, stabilitatea structurala pe termen lung.

Rezultatele estimate au in vedere, pe de o parte, prepararea unor nanofluide magnetice pe baza de ulei de transformator cu costuri reduse, cu proprietati dielectrice suficiente si proprietati magnetice acceptabile pentru aplicatii pe scara larga la sistemele de  racire ale echipamentelor electrice, iar pe de alta parte, construirea unui transformator electric cu nanofluid magnetic ca mediu de racire si izolator cu performante de functionare mai bune, comparativ cu un transformator similar cu ulei de transformator.