Theповишаване на температурата на сух{0}}тип трансформаторе една от онези технически подробности, които могат да изглеждат прости на лист с данни, но всъщност ви казват доста за това как трансформаторът ще работи в реална експлоатация.

Всеки път, когато трансформаторът е под напрежение, той произвежда топлина. Някои идват от магнитната сърцевина, докато повече топлина обикновено се генерира в намотките с увеличаване на натоварването. Тази топлина трябва да излезе. Ако остане в капан вътре в трансформатора, температурите се повишават, изолацията остарява по-бързо и надеждността може да пострада с времето.

В основни линии:

Покачване на температурата=Температура на трансформатора − Околна температура

Така че, ако околният въздух е 40 градуса и средната температура на намотката достигне 140 градуса, повишаването на температурата на намотката е 100 K.

Сухите-тип трансформатори се охлаждат отвъздух по-скороотколкото изолационното масло. Това прави въздушния поток, вентилацията, конструкцията на намотките, изолационните материали и охлаждащите канали особено важни. На практика самият трансформатор и помещението, в което е инсталиран, трябва да се разглеждат като една топлинна система.

Какво причинява повишаване на температурата в сух-тип трансформатор?

Има няколко източника на топлина, нозагуба на сърцевина и загуба на намоткаса големите.

Загуба в сърцевината възниква винаги, когато трансформаторът е под напрежение. Основно идва от хистерезис и вихрови токове в магнитната сърцевина. За разлика от загубата на намотка, тя не изчезва, когато трансформаторът е леко натоварен.

Загубата на намотка е по-тясно свързана с тока на натоварване. Резистивният компонент обикновено се изразява като:

P = I²R

Това си струва да се обърне внимание, защото токът е на квадрат. Ако токът се увеличи, нагряването на намотката може да се увеличи много по-бързо, отколкото бихте очаквали.При 80% от номиналния ток, например, компонентът I²R на загубата на намотка е приблизително 64% ​​от стойността при номинален ток, ако приемем, че другите условия остават подобни.

Има същобездомни и допълнителни загуби. Потокът на изтичане може да предизвика токове в метални структурни части, създавайки локално нагряване. Хармоничните токове също могат да направят ситуацията по-сложна. Оборудване като UPS системи, задвижвания с променлива-честота, слънчеви инвертори, зарядни устройства за EV и други захранващи-електронни товари може да въведе хармоници и да увеличи нагряването на трансформатора.

И така, крайната температура е основно баланс:колко топлина произвежда трансформаторът спрямо колко топлина може да се отърве.

Температурата на околната среда също има значение. Трансформатор, работещ в горещо електрическо помещение, има по-малък топлинен запас от същия трансформатор, инсталиран в по-хладно, добре{1}}проветриво пространство.

Повишаване на температурата на трансформатори от не-сух{1}}тип смола

Трансформаторите без -смола от сух- тип използват изолационни системи, които не зависят от пълно капсулиране с епоксидна смола. В зависимост от дизайна намотките могат да използват лак, фибростъкло, Nomex, въздушна изолация или други твърди изолационни материали.

Тъй като около намотките няма дебел лят -слой от смола, въздушният поток може да играе особено важна роля. Дизайнът трябва да осигури достатъчно пространство за топлината да се отдалечи от активните части, без да създава ненужни термични пречки.

Повърхност на разсейване на топлината на трансформатори от не-смолен сух-тип

Theповърхност за разсейване на топлината на трансформатори от не-смола сух{1}}типе по същество зоната, налична за пренос на топлина в околния въздух.

Топлината, генерирана в сърцевината и намотките, трябва да премине през изолация и структурни компоненти, преди да достигне въздуха. Добрият термичен дизайн дава тази топлина сравнително директен път навън от трансформатора.

Геометрия на навиванеима значение тук. Радиалните и аксиалните въздушни канали могат да помогнат на по-хладния въздух да влезе в долните секции на трансформатора, докато по-топлият въздух се издига и излиза през горните секции. В трансформаторите с естествено охлаждане тази циркулация се осъществява главно презконвекция.

Звучи просто, но инсталирането може лесно да ви попречи.

Ако трансформаторът е монтиран твърде близо до стена, вентилационните отвори са блокирани или електрическото помещение има лоша циркулация на въздуха, действителната работна температура може да е много по-висока от очакваната.

За по-големи модули може да се използва принудително-въздушно охлаждане за увеличаване на въздушния поток и осигуряване на допълнителен капацитет. Но просто поставянето на вентилатор до трансформатора не е достатъчно. Въздухът трябва да достигне предвидените пътища за охлаждане вътре в трансформатора.

Топлинно натоварване на трансформатори от не-сух{1}}смола тип

Theтоплинно натоварване на не{0}}смолисти сухи-тип трансформаторие свързано главно с общите им загуби при реални експлоатационни условия.

Загубата в сърцевината е налице винаги, когато трансформаторът е под напрежение, докато загубата в намотката се променя с натоварването. Когато токът се доближи до номиналната стойност, нагряването на намотката се увеличава значително поради съотношението I²R.

Самото свързано натоварване също заслужава внимание. Трансформатор, доставящ директен линеен товар, може да има доста предвидим топлинен профил. Трансформатор, захранващ UPS оборудване, задвижвания с променлива-скорост, токоизправители или други нелинейни товари, може да бъде различна история.

Хармоничните токове могат да увеличат допълнителните загуби и да причинят допълнително нагряване в намотките и металните части. Това е особено важно за центрове за данни, промишлени предприятия, проекти за възобновяема енергия и инсталации за зареждане на EV.

За тези приложения изборът на трансформатор не трябва да се основава само на kVA на табелката. Хармонично съдържание, профил на натоварване, очаквани работни часове и бъдещо нарастване на натоварването може да се наложи да се вземат предвид.

Повишаване на температурата на трансформатори от не-сух{1}}тип смола

Theповишаване на температурата на не{0}}смолисти сухи-тип трансформаторисе определя от баланса между генериране на топлина и разсейване на топлина.

Когато трансформаторът се захранва за първи път, неговата температура постепенно се повишава. Тъй като температурната разлика между трансформатора и околния въздух става по-голяма, разсейването на топлината също се увеличава. В крайна сметка трансформаторът достига относително стабилно термично състояние.

Но температурата не е еднаква навсякъде.

Сърцевината, намотките, изолацията, скобите и структурните компоненти могат да работят при различни температури. Някои участъци от намотката могат да станат значително по-горещи от средната температура на намотката. Тези зони обикновено се наричат ​​горещи точки.

Това разграничение има значение, тъй като стареенето на изолацията е силно повлияно от най-горещите зони. Измерването на външната страна на трансформатора може да предостави полезна информация по време на поддръжката, но не е задължително да ви каже какво се случва вътре в намотката.

IEC 60076-11 предоставя изисквания за изпитване-на повишаване на температурата на сухи трансформатори. Общите референтни стойности включват приблизително80 K за изолация от клас B, 100 K за клас F и 125 K за клас H, в зависимост от приложимия стандарт и конструкция на трансформатора.

Повишаване на температурата на трансформатори от сух-тип смола

Особено сухи трансформатори от смола-трансформатори от лята-смола, използвайте епоксидна смола като важна част от изолационната система на намотките.

Смолата осигурява електрическа изолация и механична опора, като същевременно помага за защита на намотките от влага, прах и други замърсители от околната среда. В същото време той става част от-топлопреносния път.

Това означава, че термичните свойства на смолата имат значение. Същото важи и за разположението на намотките, размера на проводника, дебелината на смолата, охлаждащите канали и общите загуби на трансформатора.

Трансформаторите от лята-смола обикновено се използват в търговски сгради, промишлени предприятия, инсталации за възобновяема енергия, транспортна инфраструктура и други приложения, където опазването на околната среда и надеждната изолация са важни.

Повишаване на температурата на сърцевината на трансформатор от сух -тип смола

Theповишаване на температурата на сърцевина на трансформатор от сух{0}}тип смолаидва основно отзагуби в ядрото.

Хистерезис и загуби-от вихров токвъзникват винаги, когато ядрото е под напрежение. Тяхното ниво зависи от магнитния материал, работната честота, плътността на потока, дебелината на ламинирането и цялостния дизайн на сърцевината.

Използването на високо{0}}качествена електротехническа стомана и поддържането на плътността на магнитния поток в подходящ диапазон може да помогне за намаляване на загубите в сърцевината. Но намаляването на загубите е само част от работата. Топлината, която остава, все още се нуждае от добър изход от трансформатора.

Прекомерният разсеян поток или лошият магнитен дизайн също могат да създадат локализирано нагряване в сърцевината и близките метални компоненти. Ето защо електромагнитният и топлинният дизайн трябва да се разглеждат заедно, а не поотделно.

По време на фабричните{0}}тестове за повишаване на температурата трансформаторът работи, докато достигне стабилно термично състояние. Измерените резултати помагат да се потвърди, че той може да работи при номиналните си условия, без да надвишава определените граници.

Повишаване на температурата на намотките на трансформатор от сух -тип смола

Theповишаване на температурата на намотките на сух{0}}тип трансформатор от смолае едно от най-важните топлинни съображения при проектирането на трансформатор от лята-смола.

Токът, протичащ през проводниците, произвежда топлина. След това тази топлина трябва да премине през изолацията и смолата, преди да достигне околния въздух.

В резултат на това размерът на проводника, плътността на тока, разположението на намотките, дебелината на изолацията, топлинните свойства на смолата, пътищата на охлаждане и загубите на натоварване влияят върху крайната температура на намотката.

И отново, температурата вътре в намотката не е идеално равномерна. Вътрешната гореща точка може да бъде значително по-гореща от външната повърхност на смолата.

Ето защо инфрачервеният термометър е полезен за проверка на външните условия по време на поддръжката, но той сам по себе си не може да определи действителната вътрешна температура на гореща{0}}точка.

Това става още по-важно при високи натоварвания. Индустриалните машини, центровете за данни, оборудването за възобновяема енергия и захранващите-електронни системи могат да създадат бързо променящи се или относително високи нива на натоварване. Трансформатор, избран за тези приложения, трябва да бъде оценен въз основа на действителния му работен профил, а не само на номиналната му стойност kVA.

Повишаване на температурата и клас на изолация

Термичният клас на изолация е друга важна част от картината-на повишаване на температурата.

Например, ако температурата на околната среда е 40 градуса и определеното повишаване на температурата е 100 K, средната температура на намотката ще бъде приблизително 140 градуса.

Това не означава, че всяка точка в намотката е точно 140 градуса. Вътрешните горещи точки могат да бъдат по-високи.

По-високият клас на изолация осигурява по-голяма топлинна способност, но не трябва да се тълкува като причина за целенасочена работа на трансформатора с по-висока температура. Поддържането на работните температури под контрол все още помага за намаляване на стареенето на изолацията и осигурява по-голям термичен запас.

Покачване на температурата на трансформатор от смола срещу не-сух{2}}смола

Както полимерните, така и не{0}}сухите{1}}типови трансформатори могат да осигурят надеждна топлинна ефективност, когато са проектирани правилно.

Няма просто правило, което да гласи, че един тип винаги има по-ниско покачване на температурата.

Добре-проектираният трансформатор без-смола може да разсейва топлината ефективно чрез отворени намотъчни структури и добър въздушен поток. Междувременно трансформаторът от лята-смола може да комбинира силна механична защита и защита на околната среда с добра термична производителност, когато неговият дизайн от смола и намотка са правилно проектирани.

По-добрият избор зависи от приложението, инсталационната среда, необходимата изолационна система, условията на натоварване и спецификациите на проекта.

Как да контролирате покачването на температурата на сух-тип трансформатор

Основната идея е доста ясна:генерират по-малко топлина и премахват по-ефективно генерираната топлина.

Материалите на ядрото с ниски-загуби, правилно оразмерените проводници, оптимизираните структури на намотките и ефективните охлаждащи канали могат да помогнат за намаляване на повишаването на температурата по време на етапа на проектиране.

Правилното оразмеряване на трансформатора е също толкова важно. Трансформатор, който работи непрекъснато при или близо до пълно натоварване, естествено ще изпита по-голям термичен стрес от този с известен резервен капацитет.

Инсталационната среда също има значение. Трябва да има достатъчно пространство около трансформатора за циркулация на въздуха, а вентилационните отвори трябва да останат свободни. Ако трансформаторът е инсталиран в електрическо помещение, вентилационната или климатичната-система на помещението трябва да отчете топлината, отделена от трансформатора.

За трансформатори, проектирани за работа AN/AF, принудителното-въздушно охлаждане може да осигури допълнителен капацитет по време на периоди на голямо търсене. Вентилаторите и контролите трябва да се проверяват редовно, така че допълнителното охлаждане действително да е налично, когато е необходимо.

Рутинната поддръжка може да предотврати много термични проблеми, които могат да бъдат избегнати. Натрупването на прах може да ограничи въздушния поток, докато хлабавите електрически връзки могат да създадат локализирани горещи точки. Когато са налице нелинейни товари, проверката на хармонични токове също може да помогне за идентифициране на неочаквани източници на нагряване на трансформатора.

Защо повишаването на температурата има значение за експлоатационния живот на трансформатора

Температурата има пряка връзка със стареенето на изолацията. Продължителната работа при прекомерни температури може да ускори влошаването на изолацията и в крайна сметка да съкрати експлоатационния живот на трансформатора.

Все пак повишаването на температурата не трябва да се разглежда само по себе си. Класът на изолация, температурата на околната среда, натоварването, методът на охлаждане и конструкцията на трансформатора работят заедно.

Когато избирате сух{0}}тип трансформатор, следователно е по-добре да погледнете отвъд основното напрежение и номинални kVA. Важните топлинни спецификации включват повишаване на температурата, клас на изолация, метод на охлаждане, загуба без{2}}натоварване, загуба на натоварване, околна температура, надморска височина на монтаж, хармонично натоварване и очакван профил на натоварване.

Заключение

Theповишаване на температурата на сухи-тип трансформаторие важна част от оценката на производителността и надеждността на трансформатора. Сърцевината, намотката, разсейването и допълнителните загуби създават топлина, докато конструкцията на трансформатора и средата на монтаж определят колко ефективно се отстранява тази топлина.

Затрансформатори от не-смолен сух-тип, повърхността за разсейване на топлината, въздушният поток и навиващите се охлаждащи канали играят особено важна роля. Засухи трансформатори от смола-, топлинните свойства на смолата и дизайнът на капсулованите намотки са еднакво значими.

Стойността-на нарастване на температурата никога не трябва да се разглежда като изолирана цифра. Има много повече смисъл, когато се разглежда заедно с клас на изолация, температура на околната среда, натоварване на трансформатора, метод на охлаждане, загуби, надморска височина и съдържание на хармоници.

За промишлени предприятия, търговски сгради, проекти за възобновяема енергия, центрове за данни и други взискателни приложения, изборът на сух -тип трансформатор с подходящ топлинен дизайн може да помогне за поддържане на работните температури под контрол, забавяне на стареенето на изолацията и поддържане на надеждна работа през целия експлоатационен живот на трансформатора.

Свържете се сега