Trafo temperatuuri tõus: piirid, arvutus ja jahutusjuhend

Trafo temperatuuri tõuson üks neist tehnilistest üksikasjadest, mis võib paberil näida lihtne, kuid omab reaalses töös palju tähtsust. Iga trafo toodab soojust, kui see on pingestatud ja kannab koormust. Väljakutse on see soojus tõhusalt välja saada ning hoida südamikku, mähiseid, isolatsiooni ja õli kavandatud temperatuurivahemikus.

See muutub eriti oluliseks anõli-kastetrafo. Trafoõli teeb enamat kui ainult elektriisolatsiooni. Samuti kannab see soojuse aktiivsetest osadest eemale ja kannab selle paaki, radiaatoritesse ja ümbritsevasse õhku.

Niisiis, kui insenerid räägivadõli{0}}kasutustrafode temperatuuri tõus, vaatavad nad tõesti kogu soojussüsteemi - trafo kadusid, õliringlust, jahutusseadmeid, ümbritsevaid tingimusi, paagi konstruktsiooni ja tegelikku laadimist.

Temperatuuri tõus ja transformaatorite temperatuur

Esiteks tasub selgeks teha üks ühine punkt:trafo temperatuurjatrafo temperatuuri tõusei ole sama asi.

Trafo temperatuur on komponendi, näiteks mähise, pealmise õli, südamiku või paagi tegelik temperatuur. Temperatuuri tõus onvaheseda temperatuuri ja määratud ümbritsevat või võrdlustemperatuuri.

Lihtsamalt öeldes:

Trafo temperatuur=Ümbritsev temperatuur + temperatuuri tõus

Näiteks kui ümbritseva õhu temperatuur on 30 kraadi ja ülemine-õlitemperatuur tõuseb 55 K, on ​​ligikaudne ülemine-õli temperatuur 85 kraadi.

Päris trafo pole muidugi nii lihtne. Erinevad osad töötavad erinevatel temperatuuridel. Mähise temperatuur on tavaliselt kõrgem kui ümbritseval õlil ja mähise väike ala võib muutuda palju kuumemaks kui keskmine mähise temperatuur. Seda kõrgeima-temperatuuri ala on tuntud kuilooklev kuum koht.

Seetõttu vaadeldakse trafo termilise disaini rohkem kui ühte temperatuurinäitu.

Trafo temperatuuritõusu standardid

Temperatuuri{0}}tõusu nõuded sõltuvad kohaldatavast standardist, trafo konstruktsioonist, isolatsioonisüsteemist, jahutusmeetodist ja töötingimustest.

IEC 60076-2esitab nõuded vedelikuga sukeldatud trafode temperatuuri-tõusukatsetele-. TheIEEE C57seeriat kasutatakse ka laialdaselt, eriti traforakendustes Põhja-Ameerikas.

Konkreetse projekti puhul on alati parem kontrollida kehtivat standardit ja projekti spetsifikatsiooni, mitte lihtsalt kopeerida temperatuurinäitajaid teisest trafost.

Trafo temperatuuritõusu piirtabel

Tavapäraste vedelikku{0}}sukeldatud trafode puhul hõlmavad IEC 60076-2 tavaliselt viidatud väärtused järgmist.

Need arvud on kasulikud tehnilised viited, kuid neid ei tohiks käsitleda iga trafo universaalsete piirangutena. Tegelikud nõuded võivad erineda olenevalt isolatsioonivedelikust, isolatsioonisüsteemist, jahutuskorraldusest, trafo spetsifikatsioonist ja kohaldatavast standardist.

Ja on veel üks punkt, millest on lihtne mööda vaadata:temperatuuri tõus ei ole absoluutne temperatuur.

Tabel on vaid lihtne illustratsioon. Trafo tegelik töötemperatuur sõltub koormusest, jahutustingimustest, soojusjaotusest ja tootja soojusprojektist.

IEEE trafode praktikas eristatakse ka erineva keskmise mähise temperatuuri tõusuga konstruktsioone, sealhulgas tavaliselt kasutatavaid55 kraadija65 kraadimineraal{0}}õli-kasutustrafode konstruktsioonid. Nii et jällegi, tootja garanteeritud tehnilised andmed peaksid olema konkreetse projekti lõplik viide.

Isolatsioonimaterjali vananemine ja temperatuuri tõus

Temperatuuril on otsene mõju trafo isolatsiooni vananemisele.

Kui isolatsioon töötab kõrgel temperatuuril pikka aega, kiireneb selle vananemisprotsess üldiselt. Pidev termiline stress võib mõjutada nii tahket isolatsiooni kui ka isoleerõli.

Thelooklev kuum kohtväärib erilist tähelepanu. Trafol võib olla vastuvõetav keskmine mähise temperatuur, samal ajal kui lokaalne ala töötab oluliselt kuumem.

Hea trafo disain püüab neid kuumi kohti kontrolli all hoida. Oma osa mängivad õige mähise geomeetria, õli-vooluteed, juhtmete valik ja jahutusvõimsus.

Kaalutud keskmine ümbritseva õhu temperatuur

Ümbritsev temperatuuron veel üks tegur, mida ei tohiks tähelepanuta jätta.

Samal temperatuuritõusul töötaval trafol on ilmselgelt kõrgem absoluuttemperatuur, kui see paigaldatakse kuuma keskkonda.

See on eriti oluline troopilistes piirkondades, suletud alajaamades ja tööstusrajatistes, kus ümbritsevad temperatuurid võivad püsida pikka aega kõrged.

Inseneridel võib tekkida vajadus arvesse võtta hooajalisi temperatuure, paigalduskõrgust, ventilatsiooni, päikesekiirgust ja läheduses olevaid seadmeid.

Teisisõnu võib sama trafo käituda kahes paigalduskeskkonnas üsna erinevalt isegi siis, kui nimitemperatuuri tõus on identne.

Trafo küte ja jahutus

Trafo toodab soojust peamiselt läbisüdamiku kadu, mähise kadu ja hajuva koormuse kadu.

Tuumakaod on seotud peamiselt hüstereesi ja pöörisvooludega magnetsüdamikus. Mähise kaod on peamiselt seotud juhi takistusega, samas kui mähistes, paagi seintes, klambrites ja muudes metallkomponentides võivad tekkida täiendavad hajuvad kaod.

Õli{0}}kastetrafo puhul näeb põhiline soojus{1}}ülekandetee välja järgmine:

Südamik ja mähised → trafoõli → paak/radiaatorid → ümbritsev õhk

Kui trafo saavutab termilise tasakaalu, tasakaalustab selle sees tekkiv soojus ligikaudu väljapoole eralduva soojusega.

Trafo soojuse hajumise meetodid

Trafo sees töötavad koos mitu{0}}soojusülekandemehhanismi.

Väikese või keskmise trafo jaoks võib piisata loomulikust jahutusest. Trafo võimsuse kasvades suureneb aga ka eemaldatav soojushulk. Seal tulevad sisse suuremad radiaatoripangad, ventilaatorid, pumbad või suunatud õliringlus.

Trafo jahutusmeetodid

Õli{0}}kasutustrafode puhul kasutatakse tavaliselt mitut jahutusseadet.

ONAN-jahutus on endiselt populaarne valik, kuna see on suhteliselt lihtne ja töökindel. Hooldavaid abikomponente on vähem, mis on paljude paigalduste puhul tõeline eelis.

Suuremate trafode jaoks võib jahutusvõimsuse suurendamiseks lisada ventilaatoreid. Väga suured jõutrafod võivad kontrollitavama soojusülekande tagamiseks kasutada sunnitud-õli tsirkulatsiooni.

Õli{0}}kütte- ja jahutustrafode soojendamine ja jahutamine

Trafo õlion soojussüsteemi keskmes õli{0}}kastetud trafos.

Kuna südamik ja mähised toodavad soojust, muutub ümbritsev õli soojemaks. Soe õli muutub vähem tihedaks ja liigub loomulikult ülespoole, jahedam õli aga allapoole. See tekitab trafo sees tsirkulatsiooni.

Sisuliselt nii ONANi jahutus töötab.

Kuumutatud õli jõuab lõpuks paaki jaradiaatorid, kus selle soojus kandub üle ümbritsevale õhule.

Trafo koormusel on sellele protsessile suur mõju. Mähise kaod on ligikaudu võrdelised voolu ruuduga:

Pcu ∝ I²

See tähendab, et suhteliselt tagasihoidlik voolu suurenemine võib põhjustada mähise kadude palju suuremat suurenemist.

See on lihtsustatud võrdlus. Trafo tegelikud kaod on keerulisemad, kuna juhtme takistus muutub temperatuuriga ja esinevad täiendavad hajuskadud.

Siiski on sõnum üsna selge: pidev ülekoormus võib kiiresti muutuda termiliseks probleemiks.

Õli temperatuuri tõus{0}}Sukeltransformaatori mähised

Theõli{0}}trafo mähiste temperatuuri tõuson trafo termilise disaini üks peamisi parameetreid.

Mähise temperatuuri mõjutavad juhi materjal, mähise takistus, voolutihedus, mähise geomeetria, õli-voolukanalid, isolatsiooni paigutus, jahutusmeetod ja koormus.

Samuti ei jaotu temperatuur kogu mähises ühtlaselt. Mõned piirkonnad on loomulikult kuumemad kui teised ja kõrgeima{1}}temperatuuri kohast saab käänuline kuum koht.

Lihtsustatud suhe on järgmine:

Kuuma-punkti temperatuur=Ümbritsev temperatuur + ülemine-õli tõus + mähis-kuni-õli temperatuuri gradient

Tegelik arvutus on rohkem kaasatud ja sõltub trafo konstruktsioonist ja kohaldatavast standardist.

Õlivoolu ja mähiste temperatuuritõusu tehnilised arvutusmeetodid

Insenerid saavad hinnata trafoõli voolu ja mähise temperatuuri, kasutades analüütilisi arvutusi, soojusmudeleid ja suuremate või keerukamate trafode puhul arvutusvedeliku dünaamikat (CFD).

Mõned peamised parameetrid hõlmavad järgmist:

Hea õlivoolu{0}}kujundus on ülioluline. Kui õli ei ringle korralikult läbi mähise, võivad lokaalsed kuumad kohad tekkida isegi siis, kui trafo üldine temperatuur tundub vastuvõetav.

Suurte jõutrafode puhul võib CFD-analüüs aidata inseneridel enne trafo tootmist tuvastada ebaühtlane õlivool, temperatuurigradiendid ja potentsiaalsed kuumad kohad.

Trafoõlipaakide soojuse hajumine

Trafo õlipaak ei ole ainult õli mahuti. See on ka osa jahutussüsteemist.

Pärast südamikust ja mähistest soojuse neelamist kannab õli selle soojuse üle paagi seintele. Seejärel eraldab paagi pind soojuse ümbritsevasse keskkonda.

Suuremad trafod vajavad tavaliselt radiaatoreid, et pakkuda täiendavat soojus{0}}ülekandeala.

Konvektsioonsoojuse hajumine

Konvektsioon on üks peamisi viise, kuidas trafo soojust eraldab.

Kui paagi pind muutub ümbritsevast õhust soojemaks, soojeneb läheduses olev õhk, muutub vähem tihedaks ja tõuseb ülespoole. Seejärel liigub jahedam õhk paagi pinna poole.

See loob loomuliku õhuringluse ja viib soojuse trafost eemale.

Sunnitud{0}}õhkjahutusega suurendavad ventilaatorid õhuvoolu läbi radiaatori pindade. See on eriti kasulik, kui trafo töötab suure koormusega.

Kiirgus

Trafopaak ja radiaatorid eraldavad soojust ka soojuskiirguse kaudu.

Kiirgava soojushulk sõltub pinna temperatuurist, emissioonivõimest, avatud alast ja ümbritsevatest tingimustest.

Kiirgus üksi ei tööta. Praktikas töötavad kiirgus ja konvektsioon koos ning mõlemad aitavad kaasa trafo üldisele soojuse hajumisele.

Torukujuliste trafode õlipaakide temperatuuri tõus

Torukujulistes trafoõlipaakides kasutatakse torukujulisi konstruktsioone, et suurendada välise soojuse{0}}ülekandeala.

Põhiline termiline tee jääb:

Aktiivsed osad → õli → torukujuline paak → ümbritsev õhk

Suurem jahutuspind võib parandada soojuse hajumist, eriti looduslikult jahutatavate trafode puhul.

Torukujulise trafo õlipaagi temperatuuri tõus sõltub trafo laadimisest, õli tsirkulatsioonist, torude mõõtmetest, torude vahekaugusest, ümbritseva õhu temperatuurist ja õhuvoolust paagi ümber.

Seetõttu tuleks paak koos südamiku, mähiste, õlikanalite, radiaatorite ja ümbritseva õhuga projekteerida tervikliku soojussüsteemi osana.

Miks on trafo temperatuuri tõus oluline?

Miks kulutada nii palju aega temperatuuritõusu arutamisele? Sest sellel on otsene seosisolatsiooni eluiga, trafo laadimisvõime, jahutusvõime, töökindlus ja kasutusiga.

Pikaajaline{0}}kasutamine liiga kõrgetel temperatuuridel võib kiirendada isolatsiooni vananemist ja suurendada termilise kahjustuse ohtu. Teisest küljest võib liiga suur jahutussüsteem suurendada tarbetuid seadmekulusid ja täiendavat energiatarbimist.

Eesmärk ei ole lihtsalt muuta trafo võimalikult lahedaks. Hea inseneritöö eesmärk on leida õige tasakaal soojuse tootmise, soojuse hajumise, tõhususe, kulude, töökindluse ja tegeliku koormusprofiili vahel.

Kaasaegsed elektripaigaldised väärivad samuti erilist tähelepanu. Andmekeskused, muutuva-sagedusega ajamid, taastuvenergia-muundurid, elektrisõidukite laadimissüsteemid ja muud võimsus-elektroonilised koormused võivad tekitada harmoonilisi voolusid. Need voolud võivad suurendada trafo täiendavaid kadusid ja soodustada kütmist.

Peamised tegurid, mis mõjutavad trafo temperatuuri tõusu

Õli{0}}kasutustrafo valimisel või määramisel tasub ühele temperatuurinumbrile keskendumise asemel vaadata kogu töökeskkonda.

Järeldus

Trafo temperatuuri tõuson trafo projekteerimise, testimise ja töö põhiosa. See kirjeldab, kui palju kuumeneb trafo komponent võrreldes ümbritseva keskkonna võrdlustemperatuuriga, ja annab kasulikku teavet trafo soojussüsteemi efektiivsuse kohta.

Anõli-kastetrafo, südamiku ja mähiste tekitatud soojus kantakse üle isoleerõlile, kantakse läbi jahutussüsteemi, suunatakse paaki ja radiaatoritesse ning lõpuks vabaneb konvektsiooni ja kiirguse kaudu.

Theõli{0}}kasutustrafode temperatuuri tõussõltub paljudest teguritest, sealhulgas trafo koormusest, ümbritsevast temperatuurist, mähise konstruktsioonist, õliringlusest, jahutusmeetodist, paagi ehitusest ja saadaolevast soojus{0}}ülekandealast.

Mähise kuum koht väärib erilist tähelepanu, kuna lokaalne ülekuumenemine võib kiirendada isolatsiooni vananemist isegi siis, kui keskmine temperatuur jääb vastuvõetavatesse piiridesse.

Trafotootjatele naguYawei transformer, on termiline disain seetõttu tootetehnoloogia oluline osa. Mähise konfiguratsioon, õli-vooluteed, kadude jaotus, radiaatori disain, jahutusseadmed ja temperatuuri{2}}tõusu testimine peavad kõik koos töötama.

Trafo määramisel kontrollige alati kehtivatIEC 60076 või IEEE C57 standardid, projekti nõuded, isolatsioonisüsteem, jahutuskorraldus, keskkonnatingimused ja tootja garanteeritud tehnilised andmed. Väärtused nagu60 K, 65 K, 70 K ja 78 Kon etalontemperatuuri{0}}tõusu väärtused määratletud tingimustes, mitte universaalsed töötemperatuuri-piirangud iga trafo jaoks.

Lõppkokkuvõttes on hea termiline disain põhimõtteliselt üsna lihtne: genereerige vähem tarbetut soojust, liigutage soojust tõhusalt, hoidke kuumad kohad kontrolli all ja veenduge, et trafo talub tegelikku-koormust, mida see tegelikult näeb.

Võtke kohe ühendust