Thedvig temperature suhega-transformatorjaje ena tistih tehničnih podrobnosti, ki so lahko videti preproste na podatkovnem listu, vendar vam dejansko povedo precej o tem, kako bo transformator deloval v resničnem delovanju.

Kadarkoli je transformator pod napetostjo, proizvaja toploto. Nekaj ​​izvira iz magnetnega jedra, medtem ko se več toplote običajno ustvari v navitjih, ko se obremenitev poveča. Ta toplota mora ven. Če ostane ujet v transformatorju, se temperature dvignejo, izolacija se stara hitreje, zanesljivost pa lahko sčasoma trpi.

V osnovnih pojmih:

Dvig temperature=Temperatura transformatorja − Temperatura okolja

Torej, če ima okoliški zrak 40 stopinj in povprečna temperatura navitja doseže 140 stopinj, je dvig temperature navitja 100 K.

Suhi-transformatorji se hladijo zraje zrakkot izolacijsko olje. Zaradi tega so pretok zraka, prezračevanje, konstrukcija navitij, izolacijski materiali in hladilni kanali še posebej pomembni. V praksi je treba sam transformator in prostor, kjer je nameščen, obravnavati kot en toplotni sistem.

Kaj povzroča dvig temperature v suhem-transformatorju?

Obstaja več virov toplote, vendarizguba jedra in izguba navitjaso veliki.

Izguba jedra se pojavi vsakič, ko je transformator pod napetostjo. V glavnem izvira iz histereze in vrtinčnih tokov v magnetnem jedru. Za razliko od izgube navitja ne izgine, ko je transformator rahlo obremenjen.

Izguba navitja je tesneje povezana s tokom obremenitve. Uporovna komponenta je običajno izražena kot:

P = I²R

Na to je vredno biti pozoren, ker je tok na kvadrat. Če se tok poveča, se lahko segrevanje navitja poveča veliko hitreje, kot bi pričakovali.Na primer, pri 80 % nazivnega toka je I²R komponenta izgube navitja približno 64 % vrednosti pri nazivnem toku, ob predpostavki, da drugi pogoji ostanejo podobni.

Obstajajo tudipotepuške in dodatne izgube. Tok uhajanja lahko inducira tokove v kovinskih strukturnih delih, kar povzroči lokalno segrevanje. Tudi harmonični tokovi lahko dodatno zapletejo situacijo. Oprema, kot so sistemi UPS,-frekvenčni pretvorniki, solarni pretvorniki, polnilniki za električna vozila in druge električne-elektronske obremenitve, lahko povzročijo harmonike in povečajo segrevanje transformatorja.

Torej je končna temperatura v bistvu ravnotežje:koliko toplote proizvede transformator v primerjavi s tem, koliko toplote se lahko znebi.

Pomembna je tudi temperatura okolja. Transformator, ki deluje v vroči električni sobi, ima manjšo toplotno rezervo kot enak transformator, nameščen v hladnejšem, dobro-prezračenem prostoru.

Povišanje temperature transformatorjev brez{0}}suhega{1}}smola

Transformatorji brez-suhega{1}}smola uporabljajo izolacijske sisteme, ki niso odvisni od popolne inkapsulacije z epoksi smolo. Odvisno od zasnove lahko navitja uporabljajo lak, steklena vlakna, Nomex, zračno izolacijo ali druge trdne izolacijske materiale.

Ker okoli navitij ni debele plasti lite-smole, ima lahko pretok zraka še posebej pomembno vlogo. Zasnova mora zagotoviti dovolj prostora za odmik toplote od aktivnih delov brez ustvarjanja nepotrebnih toplotnih ozkih grl.

Površina za odvajanje toplote ne-smolnih suhih-transformatorjev

Thepovršina za odvajanje toplote transformatorjev brez{0}}suhega{1}}smolaje v bistvu območje, ki je na voljo za prenos toplote v okoliški zrak.

Toplota, ki nastane v jedru in navitjih, mora potovati skozi izolacijo in strukturne komponente, preden doseže zrak. Dobra toplotna zasnova daje tej toploti razmeroma neposredno pot iz transformatorja.

Geometrija navitjazadeve tukaj. Radialni in aksialni zračni kanali lahko pomagajo hladnejšemu zraku vstopiti v spodnje dele transformatorja, medtem ko se toplejši zrak dviga in odhaja skozi zgornje dele. V naravno hlajenih transformatorjih se to kroženje dogaja predvsem skozikonvekcija.

Sliši se preprosto, a namestitev lahko zlahka ovira.

Če je transformator nameščen preblizu stene, so prezračevalne odprtine blokirane ali je v električni sobi slabo kroženje zraka, je lahko dejanska delovna temperatura precej višja od pričakovane.

Pri večjih enotah lahko uporabite prisilno-zračno hlajenje, da povečate pretok zraka in zagotovite dodatno zmogljivost. Toda samo namestitev ventilatorja poleg transformatorja ni dovolj. Zrak mora doseči predvidene hladilne poti znotraj transformatorja.

Toplotna obremenitev transformatorjev brez-smole suhega{1}}tipa

Thetoplotna obremenitev ne{0}}smolnih suhih-transformatorjevpovezana predvsem z njihovimi skupnimi izgubami v dejanskih obratovalnih pogojih.

Izguba v jedru je prisotna vedno, ko je transformator pod napetostjo, medtem ko se izguba v navitju spreminja z obremenitvijo. Ko se tok približuje nazivni vrednosti, se ogrevanje navitja znatno poveča zaradi razmerja I²R.

Pozornost si zasluži tudi sama priključna obremenitev. Transformator, ki napaja naravno linearno obremenitev, ima lahko dokaj predvidljiv toplotni profil. Transformator, ki napaja opremo UPS, pogone-s spremenljivo hitrostjo, usmernike ali druge nelinearne obremenitve, je lahko druga zgodba.

Harmonični tokovi lahko povečajo dodatne izgube in povzročijo dodatno segrevanje navitij in kovinskih delov. To je še posebej pomembno v podatkovnih centrih, industrijskih obratih, projektih obnovljivih virov energije in napravah za polnjenje električnih vozil.

Za te aplikacije izbira transformatorja ne sme temeljiti samo na kVA na imenski tablici. Morda bo treba upoštevati harmonično vsebnost, profil obremenitve, pričakovane delovne ure in prihodnjo rast obremenitve.

Povišanje temperature transformatorjev brez{0}}suhega{1}}smola

Thedvig temperature transformatorjev, ki niso-suhi{1}}smolnije določena z ravnovesjem med nastajanjem in odvajanjem toplote.

Ko je transformator prvič pod napetostjo, se njegova temperatura postopoma povečuje. Ko se temperaturna razlika med transformatorjem in okoliškim zrakom poveča, se poveča tudi odvajanje toplote. Sčasoma transformator doseže razmeroma stabilno toplotno stanje.

Toda temperatura ni povsod enaka.

Jedro, navitja, izolacija, objemke in strukturne komponente lahko delujejo pri različnih temperaturah. Nekateri odseki navitja lahko postanejo precej bolj vroči od povprečne temperature navitja. Ta območja na splošno imenujemo vroče točke.

To razlikovanje je pomembno, ker na staranje izolacije močno vplivajo najbolj vroča območja. Merjenje zunanjosti transformatorja lahko zagotovi koristne informacije med vzdrževanjem, ni pa nujno, da vam pove, kaj se dogaja znotraj navitja.

IEC 60076-11 zagotavlja zahteve za-preskušanje dviga temperature suhih transformatorjev. Skupne referenčne vrednosti vključujejo približno80 K za izolacijo razreda B, 100 K za razred F in 125 K za razred H, odvisno od veljavnega standarda in izvedbe transformatorja.

Dvig temperature suhih-transformatorjev iz smole

Še posebej suhi{0}}transformatorjitransformatorji iz-lite smole, uporabite epoksi smolo kot pomemben del izolacijskega sistema navitij.

Smola zagotavlja električno izolacijo in mehansko podporo, hkrati pa pomaga zaščititi navitja pred vlago, prahom in drugimi okoljskimi onesnaževalci. Hkrati postane del poti-prenosa toplote.

To pomeni, da so pomembne toplotne lastnosti smole. Enako velja za razporeditev navitij, velikost prevodnika, debelino smole, hladilne kanale in skupne izgube transformatorja.

Transformatorji iz lite- smole se pogosto uporabljajo v poslovnih stavbah, industrijskih obratih, obratih za obnovljivo energijo, prometni infrastrukturi in drugih aplikacijah, kjer sta pomembna varstvo okolja in zanesljiva izolacija.

Dvig temperature suhega-smolnega jedra transformatorja

Thepovišanje temperature smolnega suhega transformatorskega jedra-tipaprihaja predvsem izizgube jedra.

Histereza in izgube-vrtinčnih tokovse pojavi vedno, ko je jedro pod napetostjo. Njihova raven je odvisna od magnetnega materiala, delovne frekvence, gostote pretoka, debeline laminacije in celotne zasnove jedra.

Uporaba visoko{0}}kakovostnega električnega jekla in ohranjanje gostote magnetnega pretoka v ustreznem območju lahko pomaga zmanjšati izgube jedra. Toda zmanjševanje izgub je le del posla. Toplota, ki ostane, še vedno potrebuje dobro pot iz transformatorja.

Prekomerni razpršeni tok ali slaba magnetna zasnova lahko povzročita tudi lokalno segrevanje v jedru in bližnjih kovinskih komponentah. Zato je treba elektromagnetno in toplotno zasnovo obravnavati skupaj in ne ločeno.

Med tovarniškim-preskušanjem dviga temperature transformator deluje, dokler ne doseže stabilnega toplotnega stanja. Izmerjeni rezultati pomagajo potrditi, da lahko deluje pri nazivnih pogojih, ne da bi presegel določene meje.

Dvig temperature navitij suhega-transformatorja iz smole

Thedvig temperature navitij suhega-tipa transformatorja iz smoleje eden najpomembnejših toplotnih vidikov pri zasnovi transformatorja-iz smole.

Tok, ki teče skozi prevodnike, proizvaja toploto. Ta toplota mora potovati skozi izolacijo in smolo, preden lahko doseže okoliški zrak.

Posledično velikost prevodnika, gostota toka, razporeditev navitja, debelina izolacije, toplotne lastnosti smole, hladilne poti in izgube obremenitve vplivajo na končno temperaturo navitja.

In spet, temperatura v navitju ni popolnoma enakomerna. Notranja vroča točka je lahko bistveno bolj vroča od zunanje površine smole.

Zato je infrardeči termometer uporaben za preverjanje zunanjih pogojev med vzdrževanjem, vendar sam po sebi ne more določiti dejanske notranje temperature vroče-točke.

To postane še bolj pomembno pri zahtevnih obremenitvah. Industrijski stroji, podatkovni centri, oprema za obnovljive vire energije in električni-elektronski sistemi lahko povzročijo hitro spreminjajoče se ali razmeroma visoke ravni obremenitve. Transformator, izbran za te aplikacije, je treba oceniti na podlagi njegovega dejanskega profila delovanja, ne le njegove nazivne vrednosti kVA.

Dvig temperature in izolacijski razred

Toplotni razred izolacije je še en pomemben del slike dviga-temperature.

Na primer, če je temperatura okolja 40 stopinj in je določen dvig temperature 100 K, bi bila povprečna temperatura navitja približno 140 stopinj.

To ne pomeni, da je vsaka točka v navitju točno 140 stopinj. Notranje vroče točke so lahko višje.

Višji izolacijski razred zagotavlja večjo toplotno zmogljivost, vendar si ga ne smemo razlagati kot razlog za namensko delovanje transformatorja pri višji temperaturi. Ohranjanje delovnih temperatur pod nadzorom še vedno pomaga zmanjšati staranje izolacije in zagotavlja večjo toplotno rezervo.

Dvig temperature transformatorja v primerjavi z ne-smolno suho- vrsto transformatorja

Transformatorji iz -smole in ne{1}}suhega tipa lahko zagotovijo zanesljivo toplotno zmogljivost, če so pravilno zasnovani.

Ni preprostega pravila, da ima ena vrsta vedno nižjo temperaturo.

Dobro-zasnovan transformator brez-smole lahko učinkovito odvaja toploto skozi odprte strukture navitij in dober pretok zraka. Transformator iz lite -smole pa lahko združuje močno mehansko in okoljsko zaščito z dobro toplotno zmogljivostjo, če sta njegova zasnova iz smole in navitja pravilno zasnovana.

Boljša izbira je odvisna od uporabe, okolja namestitve, zahtevanega izolacijskega sistema, pogojev obremenitve in specifikacij projekta.

Kako nadzorovati dvig temperature suhega-transformatorja

Osnovna ideja je precej enostavna:proizvajajo manj toplote in učinkoviteje odvajajo proizvedeno toploto.

Materiali jedra z nizkimi{0}}izgubami, pravilno dimenzionirani vodniki, optimizirane strukture navitij in učinkoviti hladilni kanali lahko pomagajo zmanjšati dvig temperature v fazi načrtovanja.

Prav tako pomembna je pravilna velikost transformatorja. Transformator, ki neprekinjeno deluje pri polni obremenitvi ali blizu nje, bo seveda doživel večjo toplotno obremenitev kot transformator z nekaj proste zmogljivosti.

Pomembno je tudi okolje namestitve. Okoli transformatorja mora biti dovolj prostora za kroženje zraka, prezračevalne odprtine pa morajo ostati proste. Če je transformator nameščen v električni sobi, mora sistem prezračevanja ali-klimatizacije prostora upoštevati toploto, ki jo sprošča transformator.

Za transformatorje, zasnovane za delovanje AN/AF, lahko prisilno-zračno hlajenje zagotovi dodatno zmogljivost v obdobjih velikega povpraševanja. Ventilatorje in krmiljenje je treba redno preverjati, da je dodatno hlajenje dejansko na voljo, ko je potrebno.

Redno vzdrževanje lahko prepreči številne toplotne težave, ki se jim je mogoče izogniti. Kopičenje prahu lahko omeji pretok zraka, medtem ko lahko ohlapne električne povezave ustvarijo lokalne vroče točke. Kjer so prisotne nelinearne obremenitve, lahko preverjanje harmoničnih tokov prav tako pomaga prepoznati nepričakovane vire segrevanja transformatorja.

Zakaj je dvig temperature pomemben za življenjsko dobo transformatorja

Temperatura je neposredno povezana s staranjem izolacije. Neprekinjeno delovanje pri previsokih temperaturah lahko pospeši propadanje izolacije in sčasoma skrajša življenjsko dobo transformatorja.

Kljub temu dviga temperature ne bi smeli obravnavati samega. Izolacijski razred, temperatura okolja, obremenitev, način hlajenja in zasnova transformatorja delujejo skupaj.

Pri izbiri suhega-transformatorja je zato bolje pogledati dlje od osnovne napetosti in vrednosti kVA. Pomembne toplotne specifikacije vključujejo dvig temperature, izolacijski razred, način hlajenja, izgubo brez-obremenitve, izgubo obremenitve, temperaturo okolja, nadmorsko višino namestitve, harmonično obremenitev in pričakovan profil obremenitve.

Zaključek

Thedvig temperature suhih{0}}transformatorjevje pomemben del ocenjevanja delovanja in zanesljivosti transformatorja. Jedro, navitje, razpršene in dodatne izgube ustvarjajo toploto, medtem ko konstrukcija transformatorja in okolje namestitve določata, kako učinkovito se ta toplota odvaja.

Zatransformatorji brez{0}}suhega{1}}smola, površina za odvajanje toplote, pretok zraka in navijalni hladilni kanali igrajo posebno pomembno vlogo. Zatransformatorji suhega-tipa smole, so toplotne lastnosti smole in zasnova inkapsuliranih navitij enako pomembne.

Na vrednost dviga-temperature nikoli ne bi smeli gledati kot na osamljeno številko. To je veliko bolj smiselno, če ga upoštevamo skupaj z izolacijskim razredom, temperaturo okolja, obremenitvijo transformatorja, načinom hlajenja, izgubami, nadmorsko višino in vsebnostjo harmonikov.

Za industrijske obrate, komercialne zgradbe, projekte obnovljivih virov energije, podatkovne centre in druge zahtevne aplikacije lahko izbira suhega-transformatorja s pravo toplotno zasnovo pomaga ohranjati delovne temperature pod nadzorom, upočasni staranje izolacije in podpira zanesljivo delovanje v celotni življenjski dobi transformatorja.

Kontaktirajte zdaj