راافزایش دمای یک ترانسفورماتور نوع خشک-یکی از آن جزئیات فنی است که می تواند در یک دیتاشیت ساده به نظر برسد، اما در واقع چیزهای زیادی در مورد نحوه عملکرد ترانسفورماتور در عملکرد واقعی به شما می گوید.

هر زمان که یک ترانسفورماتور برق می گیرد، گرما تولید می کند. مقداری از آن از هسته مغناطیسی می آید، در حالی که معمولاً با افزایش بار، گرمای بیشتری در سیم پیچ ها تولید می شود. آن گرما باید خارج شود. اگر داخل ترانسفورماتور محبوس بماند، دما افزایش می‌یابد، عایق سریع‌تر پیر می‌شود و قابلیت اطمینان در طول زمان آسیب می‌بیند.

در اصطلاح اولیه:

افزایش دما=دمای ترانسفورماتور - دمای محیط

بنابراین، اگر هوای اطراف 40 درجه باشد و میانگین دمای سیم پیچ به 140 درجه برسد، افزایش دمای سیم پیچ 100 کلوین است.

ترانسفورماتورهای نوع خشک{0}}به وسیله سرد می شوندهوا بلکهنسبت به روغن عایق که جریان هوا، تهویه، ساخت سیم پیچ، مواد عایق و مجاری خنک کننده را به ویژه مهم می کند. در عمل خود ترانسفورماتور و اتاقی که در آن نصب می شود باید به عنوان یک سیستم حرارتی در نظر گرفته شود.

چه چیزی باعث افزایش دما در ترانسفورماتور نوع خشک-می‌شود؟

چندین منبع گرما وجود دارد، امااز دست دادن هسته و از دست دادن سیم پیچبزرگ هستند.

وقتی ترانسفورماتور برق می‌گیرد، از دست دادن هسته رخ می‌دهد. عمدتاً از هیسترزیس و جریان های گردابی در هسته مغناطیسی ناشی می شود. بر خلاف تلفات سیم پیچی، وقتی ترانسفورماتور کم بار می شود از بین نمی رود.

تلفات سیم پیچ بیشتر به جریان بار بستگی دارد. جزء مقاومتی معمولاً به صورت زیر بیان می شود:

P = I²R

این ارزش توجه دارد زیرا جریان مربع است. اگر جریان افزایش یابد، گرمایش سیم پیچ می تواند بسیار سریعتر از آنچه انتظار دارید افزایش یابد.برای مثال، در 80 درصد جریان نامی، مؤلفه I²R تلفات سیم‌پیچ تقریباً 64 درصد مقدار در جریان نامی است، با فرض اینکه سایر شرایط مشابه باشند.

نیز وجود داردزیان های سرگردان و اضافی. شار نشتی می تواند جریان هایی را در قطعات ساختاری فلزی ایجاد کند و گرمایش موضعی ایجاد کند. جریان های هارمونیک نیز می تواند وضعیت را پیچیده تر کند. تجهیزاتی مانند سیستم‌های UPS،-درایوهای فرکانس متغیر، اینورترهای خورشیدی، شارژرهای EV، و سایر بارهای الکترونیکی قدرت- ممکن است هارمونیک ایجاد کنند و گرمایش ترانسفورماتور را افزایش دهند.

بنابراین، دمای نهایی اساساً یک تعادل است:ترانسفورماتور چقدر گرما تولید می کند در مقابل مقدار گرمایی که می تواند از شر آن خلاص شود.

دمای محیط نیز مهم است. ترانسفورماتوری که در یک اتاق برق گرم کار می کند حاشیه حرارتی کمتری نسبت به همان ترانسفورماتور نصب شده در یک فضای خنک-با تهویه مناسب دارد.

افزایش دما ترانسفورماتورهای نوع غیر{0}}خشک رزین-

ترانسفورماتورهای نوع غیر{0}}خشک رزینی- از سیستم های عایق استفاده می کنند که به کپسولاسیون کامل رزین اپوکسی وابسته نیستند. بسته به طرح، سیم پیچ ها ممکن است از لاک، فایبرگلاس، Nomex، عایق هوا یا سایر مواد عایق جامد استفاده کنند.

از آنجایی که هیچ لایه رزینی ضخیم-در اطراف سیم پیچ ها وجود ندارد، جریان هوا می تواند نقش مهمی ایفا کند. طراحی باید فضای کافی برای دور شدن گرما از قسمت های فعال بدون ایجاد گلوگاه های حرارتی غیر ضروری فراهم کند.

سطح اتلاف حرارت ترانسفورماتورهای نوع غیر-خشک رزین{1}}

راسطح اتلاف حرارت ترانسفورماتورهای نوع غیر{0}}خشک رزینی-اساساً منطقه ای است که برای انتقال گرما به هوای اطراف در دسترس است.

گرمای تولید شده در هسته و سیم پیچ ها باید قبل از رسیدن به هوا از طریق عایق و اجزای ساختاری عبور کند. یک طراحی حرارتی خوب به این گرما یک مسیر مستقیم و معقول از ترانسفورماتور می دهد.

هندسه سیم پیچاینجا مهم است کانال‌های هوای شعاعی و محوری می‌توانند به ورود هوای خنک‌تر به بخش‌های پایین ترانسفورماتور کمک کنند در حالی که هوای گرم‌تر بالا می‌آید و از بخش‌های بالایی خارج می‌شود. در ترانسفورماتورهایی که به طور طبیعی خنک می شوند، این گردش عمدتاً از طریق انجام می شودهمرفت.

ساده به نظر می رسد، اما نصب به راحتی می تواند مانع شود.

اگر ترانسفورماتور خیلی نزدیک به دیوار نصب شود، منافذ تهویه مسدود شده باشد، یا اتاق برق گردش هوا ضعیفی داشته باشد، دمای عملیاتی واقعی ممکن است بسیار بالاتر از حد انتظار باشد.

برای واحدهای بزرگتر، می‌توان از خنک‌کننده{0} هوای اجباری برای افزایش جریان هوا و ایجاد ظرفیت اضافی استفاده کرد. اما قرار دادن یک فن در کنار ترانسفورماتور کافی نیست. هوا باید به مسیرهای خنک کننده مورد نظر در داخل ترانسفورماتور برسد.

بار حرارتی ترانسفورماتورهای نوع غیر{0}}خشک رزین-

رابار حرارتی ترانسفورماتورهای غیر{0}}خشک رزین-عمدتاً به کل زیان آنها در شرایط عملیاتی واقعی مربوط می شود.

زمانی که ترانسفورماتور برق می‌گیرد، تلفات هسته وجود دارد، در حالی که تلفات سیم‌پیچ با بار تغییر می‌کند. با نزدیک شدن جریان به مقدار نامی، گرمایش سیم پیچ به دلیل رابطه I²R به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

خود بار متصل نیز شایسته توجه است. یک ترانسفورماتور که یک بار خطی مستقیم را تامین می کند ممکن است مشخصات حرارتی نسبتاً قابل پیش بینی داشته باشد. تجهیزات UPS تغذیه کننده ترانسفورماتور، درایوهای سرعت متغیر-، یکسو کننده ها، یا سایر بارهای غیرخطی می توانند داستان متفاوتی باشند.

جریان های هارمونیک می توانند تلفات اضافی را افزایش داده و باعث گرم شدن اضافی در سیم پیچ ها و قطعات فلزی شوند. این امر به‌ویژه در مراکز داده، کارخانه‌های صنعتی، پروژه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر و تأسیسات شارژ EV مرتبط است.

برای این کاربردها، انتخاب ترانسفورماتور نباید فقط بر اساس kVA پلاک باشد. محتوای هارمونیک، نمایه بار، ساعات کاری مورد انتظار و رشد بار آینده ممکن است همه باید در نظر گرفته شوند.

افزایش دما ترانسفورماتورهای نوع غیر{0}}خشک رزین-

راافزایش دمای ترانسفورماتورهای غیر{0}}خشک رزینی-با تعادل بین تولید گرما و اتلاف گرما تعیین می شود.

هنگامی که یک ترانسفورماتور برای اولین بار روشن می شود، دمای آن به تدریج افزایش می یابد. با بزرگتر شدن اختلاف دما بین ترانسفورماتور و هوای اطراف، اتلاف حرارت نیز افزایش می یابد. در نهایت، ترانسفورماتور به یک وضعیت حرارتی نسبتا پایدار می رسد.

اما دما در همه جا یکسان نیست.

هسته، سیم پیچ ها، عایق ها، گیره ها و اجزای ساختاری همگی می توانند در دماهای مختلف کار کنند. برخی از بخش های سیم پیچ می توانند به طور قابل توجهی گرمتر از دمای متوسط ​​سیم پیچ شوند. این مناطق را عموماً نقاط داغ می نامند.

این تمایز اهمیت دارد زیرا پیری عایق به شدت تحت تأثیر گرمترین مناطق است. اندازه گیری بیرون ترانسفورماتور می تواند اطلاعات مفیدی را در طول تعمیر و نگهداری ارائه دهد، اما لزوماً به شما نمی گوید که در داخل سیم پیچ چه اتفاقی می افتد.

IEC 60076{1}}11 الزاماتی را برای تست افزایش دما در ترانسفورماتورهای نوع خشک ارائه می‌کند. مقادیر مرجع رایج تقریباً شامل می شود80 K برای عایق کلاس B، 100 K برای کلاس F، و 125 K برای کلاس Hبسته به استاندارد قابل اجرا و طراحی ترانسفورماتور.

افزایش دما ترانسفورماتورهای نوع خشک رزین-

ترانسفورماتورهای نوع خشک{0}}رزین، مخصوصاًترانسفورماتورهای رزین ریخته گری-، از رزین اپوکسی به عنوان بخش مهمی از سیستم عایق سیم پیچ استفاده کنید.

رزین عایق الکتریکی و پشتیبانی مکانیکی را فراهم می کند و در عین حال به محافظت از سیم پیچ ها در برابر رطوبت، گرد و غبار و سایر آلاینده های محیطی کمک می کند. در همان زمان، بخشی از مسیر انتقال حرارت-می شود.

این به معنی خواص حرارتی ماده رزین است. ترتیب سیم پیچ، اندازه هادی، ضخامت رزین، مجرای خنک کننده و تلفات کل ترانسفورماتور نیز همینطور است.

ترانسفورماتورهای رزین{0} ریخته‌گری معمولاً در ساختمان‌های تجاری، کارخانه‌های صنعتی، تأسیسات انرژی‌های تجدیدپذیر، زیرساخت‌های حمل‌ونقل و سایر کاربردهایی که حفاظت از محیط‌زیست و عایق‌سازی قابل اعتماد مهم هستند، استفاده می‌شوند.

افزایش دما از رزین خشک-نوع هسته ترانسفورماتور

راافزایش دمای یک هسته ترانسفورماتور نوع خشک-رزینعمدتاً ازتلفات اصلی.

پسماند و تلفات گردابی-جاریهر زمان که هسته انرژی داشته باشد رخ می دهد. سطح آنها به مواد مغناطیسی، فرکانس کاری، چگالی شار، ضخامت لایه لایه و طراحی کلی هسته بستگی دارد.

استفاده از فولاد الکتریکی با کیفیت بالا و نگه داشتن چگالی شار مغناطیسی در محدوده مناسب می تواند به کاهش تلفات هسته کمک کند. اما کاهش ضرر تنها بخشی از کار است. گرمایی که باقی می ماند هنوز نیاز به یک مسیر خوب برای خروج از ترانسفورماتور دارد.

شار سرگردان بیش از حد یا طراحی ضعیف مغناطیسی نیز می تواند گرمای موضعی را در هسته و اجزای فلزی اطراف ایجاد کند. به همین دلیل است که طراحی الکترومغناطیسی و حرارتی باید با هم در نظر گرفته شوند نه جدا.

در طول آزمایش افزایش{0}دمای کارخانه، ترانسفورماتور تا زمانی که به شرایط حرارتی پایدار برسد، کار می‌کند. نتایج اندازه‌گیری‌شده به تأیید اینکه می‌تواند در شرایط رتبه‌بندی‌شده‌اش بدون تجاوز از محدودیت‌های مشخص شده کار کند، کمک می‌کند.

افزایش دمای رزین خشک-نوع سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور

راافزایش دمای سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور نوع خشک{0}}رزینیکی از مهم ترین ملاحظات حرارتی در طراحی ترانسفورماتور رزین ریخته گری{0}}است.

جریانی که از هادی ها عبور می کند گرما تولید می کند. سپس آن گرما باید از طریق عایق و رزین عبور کند تا بتواند به هوای اطراف برسد.

در نتیجه، اندازه هادی، چگالی جریان، آرایش سیم پیچ، ضخامت عایق، خواص حرارتی رزین، مسیرهای خنک کننده و تلفات بار همگی بر دمای سیم پیچ نهایی تأثیر می گذارند.

و باز هم دمای داخل یک سیم پیچ کاملاً یکنواخت نیست. یک نقطه داغ داخلی ممکن است به طور قابل توجهی گرمتر از سطح بیرونی رزین باشد.

به همین دلیل است که یک دماسنج مادون قرمز برای بررسی شرایط خارجی در طول تعمیر و نگهداری مفید است، اما به خودی خود نمی تواند دمای واقعی نقطه داغ داخلی را تعیین کند.

این موضوع با بارهای سنگین اهمیت بیشتری پیدا می کند. ماشین‌آلات صنعتی، مراکز داده، تجهیزات انرژی‌های تجدیدپذیر و سیستم‌های برق{1}}الکترونیکی می‌توانند تغییرات سریع یا سطوح بار نسبتاً بالایی ایجاد کنند. ترانسفورماتور انتخاب شده برای این کاربردها باید بر اساس مشخصات عملیاتی واقعی آن ارزیابی شود، نه فقط بر اساس رتبه اسمی kVA.

کلاس افزایش دما و عایق

کلاس حرارتی عایق یکی دیگر از بخش‌های مهم-تصویر افزایش دما است.

برای مثال، اگر دمای محیط 40 درجه و افزایش دمای مشخص شده 100 کلوین باشد، میانگین دمای سیم پیچ تقریباً 140 درجه خواهد بود.

این بدان معنا نیست که هر نقطه در سیم پیچ دقیقاً 140 درجه است. نقاط داغ داخلی می تواند بالاتر باشد.

کلاس عایق بالاتر قابلیت حرارتی بیشتری را فراهم می کند، اما نباید به عنوان دلیلی برای کارکردن عمدی ترانسفورماتور تعبیر شود. کنترل دمای عملیاتی همچنان به کاهش پیری عایق کمک می کند و حاشیه حرارتی بیشتری را فراهم می کند.

رزین در مقابل-غیر رزین خشک{2}}افزایش دمای ترانسفورماتور نوع

هر دو نوع ترانسفورماتور رزینی و غیر رزینی خشک{1}}در صورت طراحی مناسب می توانند عملکرد حرارتی قابل اعتمادی را ارائه دهند.

هیچ قانون ساده ای وجود ندارد که بگوید یک نوع همیشه افزایش دما کمتری دارد.

یک ترانسفورماتور بدون رزین-خوب طراحی شده می‌تواند گرما را به طور مؤثری از طریق ساختارهای سیم‌پیچ باز و جریان هوای خوب دفع کند. در همین حال، یک ترانسفورماتور رزینی ریخته‌گری، زمانی که طراحی رزین و سیم‌پیچ آن به درستی مهندسی شده باشد، می‌تواند حفاظت مکانیکی و محیطی قوی را با عملکرد حرارتی خوب ترکیب کند.

انتخاب بهتر به کاربرد، محیط نصب، سیستم عایق مورد نیاز، شرایط بارگذاری و مشخصات پروژه بستگی دارد.

نحوه کنترل افزایش دمای ترانسفورماتور خشک{0}

ایده اصلی بسیار ساده است:گرمای کمتری تولید کرده و گرمای تولید شده را به طور موثرتری حذف کنید.

مواد هسته‌ای با تلفات کم، هادی‌های با اندازه مناسب، سازه‌های سیم‌پیچ بهینه، و کانال‌های خنک‌کننده مؤثر همگی می‌توانند به کاهش افزایش دما در مرحله طراحی کمک کنند.

اندازه صحیح ترانسفورماتور به همان اندازه مهم است. ترانسفورماتوری که به طور مداوم در بار کامل یا نزدیک به بار کامل کار می کند، به طور طبیعی تنش حرارتی بیشتری را نسبت به ترانسفورماتور با مقداری ظرفیت اضافی تجربه می کند.

محیط نصب نیز مهم است. باید فضای کافی در اطراف ترانسفورماتور برای گردش هوا وجود داشته باشد و منافذ تهویه باید روشن باقی بمانند. اگر ترانسفورماتور در داخل یک اتاق برق نصب شده باشد، سیستم تهویه یا تهویه مطبوع اتاق باید گرمای آزاد شده توسط ترانسفورماتور را در نظر بگیرد.

برای ترانسفورماتورهایی که برای عملکرد AN/AF طراحی شده‌اند، خنک‌کننده هوای اجباری{0} می‌تواند ظرفیت اضافی را در دوره‌های تقاضای بالا فراهم کند. فن ها و کنترل ها باید به طور منظم بررسی شوند تا در صورت نیاز، خنک کننده اضافی واقعاً در دسترس باشد.

تعمیر و نگهداری معمول می تواند از بسیاری از مشکلات حرارتی قابل اجتناب جلوگیری کند. تجمع گرد و غبار می تواند جریان هوا را محدود کند، در حالی که اتصالات الکتریکی شل ممکن است نقاط داغ موضعی ایجاد کند. در جاهایی که بارهای غیرخطی وجود دارد، بررسی جریان های هارمونیک نیز می تواند به شناسایی منابع غیرمنتظره گرمایش ترانسفورماتور کمک کند.

چرا افزایش دما برای عمر سرویس ترانسفورماتور مهم است؟

دما رابطه مستقیمی با پیری عایق دارد. کارکرد مداوم در دماهای بیش از حد می تواند خرابی عایق را تسریع کند و در نهایت عمر مفید ترانسفورماتور را کوتاه کند.

با این حال، افزایش دما نباید به خودی خود در نظر گرفته شود. کلاس عایق، دمای محیط، بارگذاری، روش خنک سازی و طراحی ترانسفورماتور همه با هم کار می کنند.

هنگام انتخاب یک ترانسفورماتور{0} نوع خشک، بهتر است فراتر از درجه بندی های ولتاژ اولیه و kVA نگاه کنید. مشخصات حرارتی مهم عبارتند از افزایش دما، کلاس عایق، روش خنک کننده، عدم تلفات بار، کاهش بار، دمای محیط، ارتفاع نصب، بارگذاری هارمونیک، و مشخصات بار مورد انتظار.

نتیجه گیری

راافزایش دمای ترانسفورماتورهای نوع خشک-بخش مهمی از ارزیابی عملکرد و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور است. هسته، سیم پیچ، سرگردان و تلفات اضافی باعث ایجاد گرما می شوند، در حالی که محیط ساخت و نصب ترانسفورماتور تعیین می کند که چقدر گرما به طور موثر حذف می شود.

برایترانسفورماتورهای غیر{0}}خشک رزین-سطح دفع گرما، جریان هوا و کانال های خنک کننده سیم پیچ نقش مهمی دارند. برایترانسفورماتورهای نوع خشک{0}}رزین، خواص حرارتی رزین و طراحی سیم پیچ های محصور شده به همان اندازه قابل توجه است.

مقدار افزایش{0} دما هرگز نباید به عنوان یک رقم مجزا در نظر گرفته شود. وقتی در کنار کلاس عایق، دمای محیط، بارگذاری ترانسفورماتور، روش خنک کننده، تلفات، ارتفاع و محتوای هارمونیک در نظر گرفته شود، بسیار منطقی تر است.

برای کارخانه‌های صنعتی، ساختمان‌های تجاری، پروژه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر، مراکز داده و سایر برنامه‌های کاربردی، انتخاب یک ترانسفورماتور خشک-با طراحی حرارتی مناسب می‌تواند به کنترل دمای عملیاتی، کند شدن پیری عایق و پشتیبانی از عملکرد قابل اعتماد در طول عمر ترانسفورماتور کمک کند.

اکنون تماس بگیرید