Thenárůst teploty suchého-transformátoruje jedním z těch technických detailů, které mohou vypadat jednoduše na datovém listu, ale ve skutečnosti vám řeknou docela dost o tom, jak bude transformátor fungovat v reálném provozu.

Kdykoli je transformátor pod napětím, produkuje teplo. Část pochází z magnetického jádra, zatímco ve vinutí se obvykle vytváří více tepla, když se zvyšuje zatížení. To teplo se musí dostat ven. Pokud zůstane uvězněn uvnitř transformátoru, teploty se zvýší, izolace stárne rychleji a spolehlivost může časem utrpět.

V základních termínech:

Nárůst teploty=Teplota transformátoru − Okolní teplota

Takže pokud má okolní vzduch 40 stupňů a průměrná teplota vinutí dosáhne 140 stupňů, nárůst teploty vinutí je 100 K.

Suché transformátory-jsou chlazenyspíše vzduchnež izolační olej. Proto je zvláště důležité proudění vzduchu, ventilace, konstrukce vinutí, izolační materiály a chladicí kanály. V praxi by měl být transformátor samotný a místnost, kde je instalován, považovány za jeden tepelný systém.

Co způsobuje nárůst teploty u transformátoru suchého-typu?

Existuje několik zdrojů tepla, aleztráta jádra a ztráta vinutíjsou ty velké.

Ke ztrátě jádra dochází vždy, když je transformátor pod napětím. Pochází hlavně z hystereze a vířivých proudů v magnetickém jádru. Na rozdíl od ztráty ve vinutí nezmizí při mírném zatížení transformátoru.

Ztráta vinutí je těsněji svázána se zátěžovým proudem. Odporová složka se běžně vyjadřuje jako:

P = I²R

To stojí za pozornost, protože proud je kvadratický. Pokud se proud zvýší, ohřev vinutí se může zvýšit mnohem rychleji, než byste čekali.Například při 80 % jmenovitého proudu je složka I²R ztráty ve vinutí zhruba 64 % hodnoty při jmenovitém proudu, za předpokladu, že ostatní podmínky zůstanou podobné.

Existují takézbloudilé a další ztráty. Únikový tok může indukovat proudy v kovových konstrukčních částech a vytvářet tak lokální zahřívání. Situaci mohou zkomplikovat i harmonické proudy. Zařízení, jako jsou systémy UPS, měniče s proměnnou-frekvenční frekvencí, solární invertory, nabíječky elektromobilů a další výkonové{4}}elektronické zátěže mohou způsobit harmonické a zvýšit zahřívání transformátoru.

Takže konečná teplota je v podstatě rovnováha:kolik tepla transformátor produkuje versus kolik tepla se může zbavit.

Důležitá je i okolní teplota. Transformátor pracující v horké elektrické místnosti má menší tepelnou rezervu než stejný transformátor instalovaný v chladnějším, dobře -větraném prostoru.

Nárůst teploty u transformátorů bez -pryskyřice-typu transformátorů

Transformátory bez -pryskyřičného suchého- typu používají izolační systémy, které nezávisí na úplném zalití epoxidovou pryskyřicí. V závislosti na provedení mohou vinutí používat lak, sklolaminát, Nomex, vzduchovou izolaci nebo jiné pevné izolační materiály.

Protože kolem vinutí není žádná silná vrstva lité{0}}pryskyřice, může proudění vzduchu hrát obzvláště důležitou roli. Konstrukce musí poskytovat dostatek prostoru pro odvod tepla od aktivních částí bez vytváření zbytečných tepelných úzkých hrdel.

Povrch pro odvod tepla transformátorů -pryskyřice-typu

Thepovrch pro odvod tepla u transformátorů, které nejsou -pryskyřice suchého- typuje v podstatě plocha dostupná pro přenos tepla do okolního vzduchu.

Teplo generované v jádře a vinutí musí projít izolací a konstrukčními součástmi, než se dostane do vzduchu. Dobrý tepelný design dává tomuto teplu přiměřeně přímou cestu ven z transformátoru.

Geometrie vinutítady záleží. Radiální a axiální vzduchové kanály mohou pomáhat chladnějšímu vzduchu vstupovat do spodních částí transformátoru, zatímco teplejší vzduch stoupá a odchází přes horní části. U přirozeně chlazených transformátorů se tato cirkulace děje hlavně přesproudění.

Zní to jednoduše, ale instalace může snadno překážet.

Pokud je transformátor instalován příliš blízko stěny, větrací otvory jsou ucpané nebo je v elektrické místnosti špatná cirkulace vzduchu, může být skutečná provozní teplota mnohem vyšší, než se očekávalo.

U větších jednotek lze ke zvýšení proudění vzduchu a poskytnutí další kapacity použít nucené{0}}chlazení vzduchem. Pouhé umístění ventilátoru vedle transformátoru však nestačí. Vzduch se musí dostat do zamýšlených chladicích cest uvnitř transformátoru.

Tepelné zatížení transformátorů bez -pryskyřice-typu

Thetepelné zatížení transformátorů bez-pryskyřičného suchého-typusouvisí především s jejich celkovými ztrátami za skutečných provozních podmínek.

Ztráta jádra je přítomna vždy, když je transformátor pod napětím, zatímco ztráta vinutí se mění se zátěží. Jak se proud blíží jmenovité hodnotě, zahřívání vinutí se značně zvyšuje kvůli vztahu I²R.

Pozornost si zaslouží i samotná připojená zátěž. Transformátor dodávající přímou lineární zátěž může mít poměrně předvídatelný tepelný profil. Transformátor napájející zařízení UPS, pohony s proměnnými{2}}rychlostmi, usměrňovače nebo jiné nelineární zátěže může být jiný příběh.

Harmonické proudy mohou zvýšit dodatečné ztráty a způsobit dodatečné zahřívání vinutí a kovových částí. To je zvláště důležité v datových centrech, průmyslových závodech, projektech obnovitelných zdrojů energie a instalacích nabíjení elektromobilů.

Pro tyto aplikace by výběr transformátoru neměl být založen pouze na typovém štítku kVA. Může být nutné vzít v úvahu harmonický obsah, profil zatížení, očekávané provozní hodiny a budoucí růst zatížení.

Nárůst teploty u transformátorů bez -pryskyřice-typu transformátorů

Thezvýšení teploty transformátorů bez-pryskyřičného suchého-typuje určena rovnováhou mezi vývinem tepla a odvodem tepla.

Když je transformátor poprvé napájen, jeho teplota se postupně zvyšuje. Jak se teplotní rozdíl mezi transformátorem a okolním vzduchem zvětšuje, zvyšuje se také odvod tepla. Nakonec transformátor dosáhne relativně stabilního tepelného stavu.

Ale teplota není všude stejná.

Jádro, vinutí, izolace, svorky a konstrukční součásti mohou pracovat při různých teplotách. Některé části vinutí se mohou výrazně zahřát, než je průměrná teplota vinutí. Tyto oblasti se obecně nazývají horká místa.

Tento rozdíl je důležitý, protože stárnutí izolace je silně ovlivněno nejteplejšími oblastmi. Měření vnější strany transformátoru může poskytnout užitečné informace během údržby, ale nemusí vám nutně říci, co se děje uvnitř vinutí.

IEC 60076-11 poskytuje požadavky na testování nárůstu teploty u suchých transformátorů-. Společné referenční hodnoty zahrnují přibližně80 K pro izolaci třídy B, 100 K pro třídu F a 125 K pro třídu H, v závislosti na platné normě a provedení transformátoru.

Transformátory typu Růst teploty pryskyřice-

Zejména transformátory typu pryskyřičného-typulité-transformátory z pryskyřice, použijte epoxidovou pryskyřici jako důležitou součást systému izolace vinutí.

Pryskyřice poskytuje elektrickou izolaci a mechanickou podporu a zároveň pomáhá chránit vinutí před vlhkostí, prachem a jinými nečistotami z prostředí. Zároveň se stává součástí dráhy přenosu tepla-.

To znamená tepelné vlastnosti pryskyřičné hmoty. Stejně tak uspořádání vinutí, velikost vodiče, tloušťka pryskyřice, chladicí kanály a celkové ztráty transformátoru.

Transformátory z odlévané pryskyřice se běžně používají v komerčních budovách, průmyslových závodech, instalacích obnovitelné energie, dopravní infrastruktuře a dalších aplikacích, kde je důležitá ochrana životního prostředí a spolehlivá izolace.

Temperature Rise of Resin Dry-Typ Transformer Core

Thezvýšení teploty jádra transformátoru -pryskyřičného suchého typupochází hlavně zztráty jádra.

Hystereze a ztráty-vířivými proudyvyskytují se vždy, když je jádro pod napětím. Jejich úroveň závisí na magnetickém materiálu, pracovní frekvenci, hustotě toku, tloušťce laminace a celkové konstrukci jádra.

Použití vysoce{0}}kvalitní elektrooceli a udržování hustoty magnetického toku ve vhodném rozsahu může pomoci snížit ztráty v jádře. Snížení ztrát je však jen část práce. Teplo, které zůstává, stále potřebuje dobrou cestu ven z transformátoru.

Nadměrný rozptylový tok nebo špatná magnetická konstrukce mohou také způsobit lokální zahřívání v jádru a blízkých kovových součástech. To je důvod, proč je třeba elektromagnetický a tepelný design posuzovat společně, nikoli odděleně.

Během testování nárůstu teploty-z výroby je transformátor v provozu, dokud nedosáhne stabilních teplotních podmínek. Naměřené výsledky pomáhají potvrdit, že může pracovat ve svých jmenovitých podmínkách bez překročení specifikovaných limitů.

Vzestup teploty vinutí transformátoru-typu pryskyřice

Thezvýšení teploty vinutí transformátoru typu pryskyřičného-typuje jedním z nejdůležitějších tepelných hledisek při návrhu transformátoru z lité{0}}pryskyřice.

Proud procházející vodiči produkuje teplo. Toto teplo pak musí projít izolací a pryskyřicí, než se dostane do okolního vzduchu.

V důsledku toho velikost vodiče, proudová hustota, uspořádání vinutí, tloušťka izolace, tepelné vlastnosti pryskyřice, chladicí cesty a ztráty při zatížení ovlivňují konečnou teplotu vinutí.

A opět, teplota uvnitř vinutí není dokonale rovnoměrná. Vnitřní horké místo může být výrazně teplejší než vnější povrch pryskyřice.

To je důvod, proč je infračervený teploměr užitečný pro kontrolu vnějších podmínek během údržby, ale sám o sobě nedokáže určit skutečnou vnitřní teplotu horkého bodu-.

To se stává ještě důležitějším při náročném zatížení. Průmyslové stroje, datová centra, zařízení pro obnovitelné zdroje energie a energetické-elektronické systémy mohou vytvářet rychle se měnící nebo relativně vysoké úrovně zatížení. Transformátor vybraný pro tyto aplikace by měl být hodnocen na základě jeho skutečného provozního profilu, nikoli pouze jeho nominální jmenovité hodnoty kVA.

Nárůst teploty a třída izolace

Tepelná třída izolace je další důležitou součástí obrazu nárůstu teploty-.

Pokud je například okolní teplota 40 stupňů a specifikovaný nárůst teploty je 100 K, průměrná teplota vinutí bude přibližně 140 stupňů.

To neznamená, že každý bod vinutí je přesně 140 stupňů. Vnitřní horká místa mohou být vyšší.

Vyšší izolační třída poskytuje vyšší tepelnou kapacitu, ale neměla by být interpretována jako důvod pro záměrné provozování transformátoru za vyšší teploty. Udržování provozních teplot pod kontrolou stále pomáhá snižovat stárnutí izolace a poskytuje větší tepelnou rezervu.

Nárůst teploty transformátoru typu Pryskyřice vs. -Suchý-pryskyřice

Jak pryskyřice, tak transformátory -pryskyřičného suchého- typu mohou poskytovat spolehlivý tepelný výkon, jsou-li správně navrženy.

Neexistuje jednoduché pravidlo, že jeden typ má vždy nižší nárůst teploty.

Dobře{0}}navržený transformátor bez{1}}pryskyřice dokáže účinně odvádět teplo prostřednictvím otevřených struktur vinutí a dobrého proudění vzduchu. Odlévaný-pryskyřičný transformátor může mezitím kombinovat silnou mechanickou ochranu a ochranu životního prostředí s dobrým tepelným výkonem, pokud je jeho pryskyřice a konstrukce vinutí správně navržena.

Lepší výběr závisí na aplikaci, instalačním prostředí, požadovaném izolačním systému, podmínkách zatížení a specifikacích projektu.

Jak ovládat nárůst teploty suchého{0}}transformátoru

Základní myšlenka je docela jednoduchá:generovat méně tepla a efektivněji odvádět teplo, které se vytváří.

Nízké{0}}ztrátové materiály jádra, správně dimenzované vodiče, optimalizované struktury vinutí a účinné chladicí kanály – to vše může pomoci snížit nárůst teploty ve fázi návrhu.

Správné dimenzování transformátoru je stejně důležité. Transformátor, který pracuje nepřetržitě při plném zatížení nebo blízko něj, bude přirozeně vystaven většímu tepelnému namáhání než transformátor s určitou volnou kapacitou.

Důležité je také prostředí instalace. Kolem transformátoru by měl být dostatek místa pro cirkulaci vzduchu a větrací otvory by měly zůstat volné. Pokud je transformátor instalován uvnitř elektrické místnosti, měl by ventilační nebo klimatizační-systém místnosti zohledňovat teplo uvolňované transformátorem.

U transformátorů navržených pro provoz AN/AF může nucené-chlazení vzduchem poskytnout extra kapacitu v obdobích vysoké poptávky. Ventilátory a ovládací prvky by měly být pravidelně kontrolovány, aby bylo přídavné chlazení skutečně dostupné v případě potřeby.

Pravidelnou údržbou lze předejít mnoha tepelným problémům, kterým lze předejít. Hromadění prachu může omezit proudění vzduchu, zatímco uvolněná elektrická spojení mohou vytvářet lokalizovaná horká místa. Tam, kde jsou přítomny nelineární zátěže, může kontrola harmonických proudů také pomoci identifikovat neočekávané zdroje zahřívání transformátoru.

Proč je nárůst teploty důležitý pro životnost transformátoru

Teplota má přímou souvislost se stárnutím izolace. Nepřetržitý provoz při nadměrných teplotách může urychlit zhoršování izolace a případně zkrátit životnost transformátoru.

Zvýšení teploty by však nemělo být považováno samo o sobě. Třída izolace, okolní teplota, zatížení, způsob chlazení a konstrukce transformátoru – to vše spolupracuje.

Při výběru suchého-transformátoru je proto lepší dívat se za hranice základního napětí a kVA. Mezi důležité tepelné specifikace patří nárůst teploty, třída izolace, způsob chlazení, bez-ztráta zátěže, ztráta zátěže, okolní teplota, nadmořská výška instalace, harmonické zatížení a očekávaný profil zátěže.

Závěr

Thezvýšení teploty suchých-transformátorůje důležitou součástí hodnocení výkonu a spolehlivosti transformátoru. Ztráty v jádře, vinutí, rozptylové a další ztráty vytvářejí teplo, zatímco konstrukce transformátoru a prostředí instalace určují, jak efektivně je toto teplo odváděno.

Protransformátory bez-pryskyřičného suchého-typuZvláště důležitou roli hraje povrch pro odvod tepla, proudění vzduchu a chladicí kanály vinutí. Propryskyřičné suché-transformátoryTepelné vlastnosti pryskyřice a konstrukce zapouzdřených vinutí jsou stejně významné.

Hodnota nárůstu teploty- by nikdy neměla být považována za izolovanou hodnotu. Dává to mnohem větší smysl, když se vezme v úvahu třída izolace, okolní teplota, zatížení transformátoru, způsob chlazení, ztráty, nadmořská výška a harmonický obsah.

Pro průmyslové závody, komerční budovy, projekty obnovitelné energie, datová centra a další náročné aplikace může výběr suchého- transformátoru se správným tepelným designem pomoci udržet provozní teploty pod kontrolou, zpomalit stárnutí izolace a podpořit spolehlivý provoz po celou dobu životnosti transformátoru.

Kontaktujte nyní