Thecreșterea temperaturii unui transformator de tip uscat{0}este unul dintre acele detalii tehnice care poate părea simplu pe o fișă de date, dar de fapt vă spune destul de multe despre cum va funcționa transformatorul în funcționare reală.

Ori de câte ori un transformator este alimentat, acesta produce căldură. Unele provin din miezul magnetic, în timp ce mai multă căldură este de obicei generată în înfășurări pe măsură ce sarcina crește. Căldura aceea trebuie să dispară. Dacă rămâne prins în interiorul transformatorului, temperaturile cresc, izolația îmbătrânește mai repede și fiabilitatea poate avea de suferit în timp.

În termeni de bază:

Creșterea temperaturii=Temperatura transformatorului − Temperatura ambiantă

Deci, dacă aerul din jur este de 40 de grade și temperatura medie a înfășurării ajunge la 140 de grade, creșterea temperaturii înfășurării este de 100 K.

Transformatoarele de tip-uscat sunt răcite deaer mai degrabădecât uleiul izolator. Acest lucru face ca fluxul de aer, ventilația, construcția înfășurării, materialele de izolare și conductele de răcire să fie deosebit de importante. În practică, transformatorul însuși și camera în care este instalat ar trebui să fie considerate ca un singur sistem termic.

Ce cauzează creșterea temperaturii într-un transformator de tip uscat-?

Există mai multe surse de căldură, darpierderea miezului și pierderea înfășurăriisunt cei mari.

Pierderea miezului are loc ori de câte ori transformatorul este alimentat. Acesta provine în principal din histerezis și curenți turbionari din miezul magnetic. Spre deosebire de pierderea înfășurării, aceasta nu dispare atunci când transformatorul este încărcat ușor.

Pierderea în bobinaj este mai strâns legată de curentul de sarcină. Componenta rezistivă este de obicei exprimată ca:

P = I²R

Acest lucru merită să acordați atenție deoarece curentul este pătrat. Dacă curentul crește, încălzirea înfășurării poate crește mult mai repede decât v-ați aștepta.La 80% din curentul nominal, de exemplu, componenta I²R a pierderii înfășurării este de aproximativ 64% din valoarea curentului nominal, presupunând că celelalte condiții rămân similare.

Există șipierderi rătăcite și suplimentare. Fluxul de scurgere poate induce curenți în părțile structurale metalice, creând încălzire localizată. Curenții armonici pot complica și situația. Echipamente precum sistemele UPS, variatoarele de frecvență-, invertoarele solare, încărcătoarele EV și alte sarcini electronice de putere- pot introduce armonici și pot crește încălzirea transformatorului.

Deci, temperatura finală este practic un echilibru:câtă căldură produce transformatorul față de câtă căldură poate scăpa.

Temperatura ambianta conteaza si ea. Un transformator care funcționează într-o încăpere electrică fierbinte are o marjă termică mai mică decât același transformator instalat într-un spațiu mai rece, bine-aerisit.

Creșterea temperaturii transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-

Transformatoarele de tip fără-rășină uscată-utiliză sisteme de izolație care nu depind de încapsularea completă a rășinii epoxidice. În funcție de design, înfășurările pot folosi lac, fibră de sticlă, Nomex, izolație cu aer sau alte materiale izolante solide.

Deoarece nu există un strat gros de rășină turnată-în jurul înfășurărilor, fluxul de aer poate juca un rol deosebit de important. Designul trebuie să ofere suficient spațiu pentru ca căldura să se îndepărteze de părțile active fără a crea blocaje termice inutile.

Suprafața de disipare a căldurii a transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-

Thesuprafața de disipare a căldurii a transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-este în esență zona disponibilă pentru transferul căldurii în aerul din jur.

Căldura generată în miez și înfășurări trebuie să circule prin izolație și componentele structurale înainte de a ajunge în aer. Un design termic bun oferă acestei călduri o cale rezonabilă directă din transformator.

Geometria înfășurăriicontează aici. Canalele de aer radiale și axiale pot ajuta aerul mai rece să intre în secțiunile inferioare ale transformatorului, în timp ce aerul mai cald se ridică și iese prin secțiunile superioare. În transformatoarele răcite natural, această circulație are loc în principal princonvecție.

Sună simplu, dar instalarea poate sta cu ușurință în cale.

Dacă un transformator este instalat prea aproape de un perete, orificiile de ventilație sunt blocate sau camera electrică are o circulație slabă a aerului, temperatura reală de funcționare poate fi mult mai mare decât se aștepta.

Pentru unitățile mai mari, răcirea forțată-aerului poate fi utilizată pentru a crește fluxul de aer și pentru a oferi capacitate suplimentară. Dar pur și simplu punerea unui ventilator lângă transformator nu este suficientă. Aerul trebuie să ajungă la căile de răcire prevăzute în interiorul transformatorului.

Sarcina termică a transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-

Thesarcina termică a transformatoarelor de tip ne-rășină uscată-este legată în principal de pierderile totale ale acestora în condiții reale de funcționare.

Pierderea miezului este prezentă ori de câte ori transformatorul este alimentat, în timp ce pierderea în înfășurare se modifică odată cu sarcina. Pe măsură ce curentul se apropie de valoarea nominală, încălzirea înfășurării crește considerabil datorită relației I²R.

Sarcina conectată în sine merită atenție. Un transformator care furnizează o sarcină liniară simplă poate avea un profil termic destul de previzibil. Un transformator care alimentează echipamente UPS, unități cu viteză-variabilă, redresoare sau alte sarcini neliniare poate fi o poveste diferită.

Curenții armonici pot crește pierderile suplimentare și pot provoca o încălzire suplimentară în înfășurări și piesele metalice. Acest lucru este relevant în special în centrele de date, fabricile industriale, proiectele de energie regenerabilă și instalațiile de încărcare a vehiculelor electrice.

Pentru aceste aplicații, alegerea transformatorului nu trebuie să se bazeze doar pe plăcuța de identificare kVA. Conținutul armonic, profilul de sarcină, orele de funcționare așteptate și creșterea viitoare a sarcinii ar putea trebui luate în considerare.

Creșterea temperaturii transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-

Thecreșterea temperaturii transformatoarelor de tip fără-rășină uscată-este determinată de echilibrul dintre generarea și disiparea căldurii.

Când un transformator este alimentat pentru prima dată, temperatura acestuia crește treptat. Pe măsură ce diferența de temperatură dintre transformator și aerul din jur devine mai mare, crește și disiparea căldurii. În cele din urmă, transformatorul ajunge la o stare termică relativ stabilă.

Dar temperatura nu este aceeași peste tot.

Miezul, înfășurările, izolația, clemele și componentele structurale pot funcționa toate la temperaturi diferite. Unele secțiuni ale înfășurării pot deveni considerabil mai fierbinți decât temperatura medie a înfășurării. Aceste zone sunt în general numite puncte fierbinți.

Această distincție contează deoarece îmbătrânirea izolației este puternic influențată de zonele cele mai fierbinți. Măsurarea exteriorului transformatorului poate oferi informații utile în timpul întreținerii, dar nu vă spune neapărat ce se întâmplă în interiorul înfășurării.

IEC 60076-11 oferă cerințe pentru testarea-creșterii temperaturii a transformatoarelor de tip uscat. Valorile de referință comune includ aproximativ80 K pentru izolația clasa B, 100 K pentru clasa F și 125 K pentru clasa H, în funcție de standardul aplicabil și de proiectarea transformatorului.

Creșterea temperaturii transformatoarelor de tip rășină uscată-

În special transformatoare de tip-rășină uscatătransformatoare turnate-rășină, utilizați rășină epoxidică ca parte importantă a sistemului de izolare a înfășurării.

Rășina oferă izolație electrică și suport mecanic, contribuind în același timp la protejarea înfășurărilor de umiditate, praf și alți contaminanți de mediu. În același timp, devine parte din calea-de transfer de căldură.

Aceasta înseamnă proprietățile termice ale materiei de rășină. La fel și aranjamentul înfășurării, dimensiunea conductorului, grosimea rășinii, conductele de răcire și pierderile totale ale transformatorului.

Transformatoarele din rășină turnată-sunt utilizate în mod obișnuit în clădiri comerciale, fabrici industriale, instalații de energie regenerabilă, infrastructură de transport și alte aplicații în care protecția mediului și izolarea fiabilă sunt importante.

Creșterea temperaturii miezului transformatorului de tip uscat-rășină

Thecreșterea temperaturii unui miez de transformator de tip-rășină uscatăprovine în principal dinpierderi de miez.

Pierderi de histerezis și{0}}curenti turbionariapar ori de câte ori miezul este alimentat. Nivelul lor depinde de materialul magnetic, frecvența de operare, densitatea fluxului, grosimea laminarii și designul general al miezului.

Utilizarea-oțelului electric de înaltă calitate și menținerea densității fluxului magnetic într-un interval adecvat poate ajuta la reducerea pierderilor de miez. Dar reducerea pierderilor este doar o parte a muncii. Căldura care rămâne încă are nevoie de o cale bună de ieșire din transformator.

Fluxul parazit excesiv sau designul magnetic slab pot crea, de asemenea, încălzire localizată în miez și componentele metalice din apropiere. Acesta este motivul pentru care proiectarea electromagnetică și termică trebuie luate în considerare împreună, mai degrabă decât separat.

În timpul testării de-creștere a temperaturii din fabrică, transformatorul este pus în funcțiune până când atinge o stare termică stabilă. Rezultatele măsurate ajută la confirmarea faptului că poate funcționa în condițiile nominale fără a depăși limitele specificate.

Creșterea temperaturii înfășurărilor de transformator de tip uscat-rășină

Thecreșterea temperaturii înfășurărilor de transformator de tip uscat-rășinăeste una dintre cele mai importante considerații termice în proiectarea transformatorului din rășină turnată-.

Curentul care trece prin conductori produce căldură. Căldura trebuie apoi să circule prin izolație și rășină înainte de a ajunge în aerul din jur.

Ca rezultat, dimensiunea conductorului, densitatea curentului, aranjamentul înfășurării, grosimea izolației, proprietățile termice ale rășinii, căile de răcire și pierderile de sarcină afectează toate temperatura finală a înfășurării.

Și din nou, temperatura din interiorul unei înfășurări nu este perfect uniformă. Un punct fierbinte intern poate fi semnificativ mai fierbinte decât suprafața exterioară a rășinii.

Acesta este motivul pentru care un termometru cu infraroșu este util pentru verificarea condițiilor externe în timpul întreținerii, dar nu poate determina prin el însuși temperatura reală a punctului cald-intern.

Acest lucru devine și mai important cu sarcini solicitante. Mașinile industriale, centrele de date, echipamentele pentru energie regenerabilă și sistemele electronice-de energie pot crea niveluri de încărcare în schimbare rapidă sau relativ ridicate. Un transformator selectat pentru aceste aplicații trebuie evaluat pe baza profilului său real de funcționare, nu doar a valorii nominale kVA.

Creșterea temperaturii și clasa de izolare

Clasa termică de izolație este o altă parte importantă a imaginii-creșterii temperaturii.

De exemplu, dacă temperatura ambientală este de 40 de grade și creșterea specificată a temperaturii este de 100 K, temperatura medie a înfășurării ar fi de aproximativ 140 de grade.

Asta nu înseamnă că fiecare punct al înfășurării are exact 140 de grade. Punctele fierbinți interne pot fi mai mari.

O clasă de izolație mai ridicată oferă o capacitate termică mai mare, dar nu ar trebui interpretată ca un motiv pentru a funcționa în mod deliberat transformatorul mai fierbinte. Menținerea temperaturilor de funcționare sub control ajută în continuare la reducerea îmbătrânirii izolației și oferă o marjă termică mai mare.

Rășină vs. Creșterea temperaturii transformatorului fără-rășină uscată-

Atât transformatoarele de tip rășină, cât și cele fără{0}}rășină uscate-pot oferi performanțe termice fiabile atunci când sunt proiectate corespunzător.

Nu există o regulă simplă care să spună că un tip are întotdeauna o creștere mai mică a temperaturii.

Un transformator bine-non-de rășină poate disipa căldura în mod eficient prin structuri de înfășurare deschise și un flux bun de aer. Între timp, un transformator din rășină turnată-poate combina protecția mecanică puternică și a mediului cu o performanță termică bună atunci când designul său de rășină și înfășurare sunt concepute corespunzător.

Alegerea mai bună depinde de aplicație, mediul de instalare, sistemul de izolație necesar, condițiile de încărcare și specificațiile proiectului.

Cum să controlați creșterea temperaturii transformatorului de tip uscat-

Ideea de bază este destul de simplă:generează mai puțină căldură și elimină căldura care este generată mai eficient.

Materialele de miez cu pierderi reduse-, conductorii dimensionați corespunzător, structurile de înfășurare optimizate și canalele de răcire eficiente pot contribui la reducerea creșterii temperaturii în timpul etapei de proiectare.

Dimensiunea corectă a transformatorului este la fel de importantă. Un transformator care funcționează continuu la sarcină maximă sau aproape de sarcină maximă va experimenta în mod natural un stres termic mai mare decât unul cu o anumită capacitate de rezervă.

Mediul de instalare contează și el. Ar trebui să existe suficient spațiu în jurul transformatorului pentru circulația aerului, iar deschiderile de ventilație trebuie să rămână libere. Dacă transformatorul este instalat în interiorul unei încăperi electrice, sistemul de ventilație sau de aer-condiționat al camerei ar trebui să țină cont de căldura degajată de transformator.

Pentru transformatoarele proiectate pentru funcționarea AN/AF, răcirea forțată-aerului poate oferi o capacitate suplimentară în perioadele de cerere mare. Ventilatoarele și comenzile trebuie verificate în mod regulat, astfel încât răcirea suplimentară să fie efectiv disponibilă atunci când este necesar.

Întreținerea de rutină poate preveni multe probleme termice evitabile. Acumularea de praf poate restricționa fluxul de aer, în timp ce conexiunile electrice slăbite pot crea puncte fierbinți localizate. Acolo unde sunt prezente sarcini neliniare, verificarea curenților armonici poate ajuta, de asemenea, la identificarea surselor neașteptate de încălzire a transformatorului.

De ce este importantă creșterea temperaturii pentru durata de viață a transformatorului

Temperatura are o relație directă cu îmbătrânirea izolației. Funcționarea continuă la temperaturi excesive poate accelera deteriorarea izolației și în cele din urmă poate scurta durata de viață a transformatorului.

Cu toate acestea, creșterea temperaturii nu ar trebui luată în considerare singură. Clasa de izolație, temperatura ambiantă, încărcarea, metoda de răcire și designul transformatorului funcționează împreună.

Atunci când selectați un transformator de tip uscat-, este mai bine să priviți dincolo de tensiunea de bază și de valorile nominale kVA. Specificațiile termice importante includ creșterea temperaturii, clasa de izolație, metoda de răcire, lipsa de sarcină-, pierderea de sarcină, temperatura ambiantă, altitudinea de instalare, încărcarea armonică și profilul de sarcină așteptat.

Concluzie

Thecreșterea temperaturii transformatoarelor de tip uscat{0}este o parte importantă a evaluării performanței și fiabilității transformatorului. Miezul, înfășurarea, pierderile și pierderile suplimentare creează căldură, în timp ce construcția transformatorului și mediul de instalare determină cât de eficient este îndepărtată căldura.

Pentrutransformatoare fără-rășină uscată-, suprafața de disipare a căldurii, fluxul de aer și conductele de răcire înfășurate joacă un rol deosebit de important. Pentrutransformatoare tip-rășină uscată, proprietățile termice ale rășinii și designul înfășurărilor încapsulate sunt la fel de semnificative.

Valoarea-creșterii temperaturii nu ar trebui să fie niciodată privită ca o cifră izolată. Este mult mai logic atunci când este luată în considerare alături de clasa de izolație, temperatura ambiantă, încărcarea transformatorului, metoda de răcire, pierderile, altitudinea și conținutul de armonici.

Pentru instalațiile industriale, clădirile comerciale, proiectele de energie regenerabilă, centrele de date și alte aplicații solicitante, alegerea unui transformator de tip uscat-cu designul termic potrivit poate ajuta la menținerea sub control a temperaturilor de funcționare, a încetinirii îmbătrânirii izolației și a susține o funcționare fiabilă pe durata de viață a transformatorului.

Contactați acum