Spiegazione dettagliata dei metodi di raffreddamento del trasformatore e dei principi di dissipazione del calore
I trasformatori sono come i professionisti laboriosi: stanno sempre facendo il calore quando sono al lavoro. Quel calore deriva dalle perdite del nucleo e dalla resistenza nei loro avvolgimenti, e se si aggira troppo a lungo, iniziano i problemi. L'olio (o qualunque cosa stia facendo il raffreddamento) si riscalda, l'isolamento inizia ad agire e la durata della vita del trasformatore ha un colpo. Così sistemi di raffreddamento? Sono fondamentalmente l'AC per questi cavalli di lavoro di potenza, brulicando il calore per mantenere tutto abbastanza fresco da funzionare. Lascia che ti guidi attraverso i principali metodi di raffreddamento e come tirano fuori questo trucco di raffreddamento.
I. Come esce il calore del trasformatore
Il calore si muove in tre modi qui, ognuno dei quali fa la sua parte:
Conduzione: il riscaldamento dai nuclei e dagli avvolgimenti viaggia attraverso l'isolamento alle pareti del serbatoio o ai refrigeratori. È come il modo in cui un cucchiaio con zuppa calda diventa acciaio calda-silicio è uno speedster in questo, conducendo calore a circa 40 W/(m · k), mentre l'olio minerale è più un rallentatore a circa 0,12 w/(m · k). Il metal vince chiaramente la gara di calore.
Convezione: l'olio dell'equipaggio di raffreddamento o l'aria per fare il sollevamento pesante. A volte si muove da solo, a volte viene spinto, ma in entrambi i casi, prende il calore dai punti caldi e lo trasporta dove può fuggire.
Radiazioni: le superfici calde sparano a calore nei grandi spazi aperti, seguendo la legge di Stefan-Boltzmann. Fondamentalmente, più sono più caldi, più calore fanno esplodere un falò diventando più grande e più caldo.
La convezione è la stella qui, maneggiando oltre il 60% del calore. Ecco perché i disegni di raffreddamento riguardano tutto per assicurarsi che questa circolazione sia di prim'ordine.
Ii. Metodi di raffreddamento comuni e le loro configurazioni
1. Raffreddamento naturale immerso nell'olio (onan)
I trasformatori da piccoli a medi adorano questo. È basso: l'olio assorbe il calore dai nuclei e dagli avvolgimenti, diventa più leggero e galleggia sulla cima della canotta. Lì, scarica il fuoco attraverso le pareti del serbatoio e radiatori attaccati, quindi si raffredda, diventa pesante e affonda di più.
Per aiutare, il serbatoio ha un radiatore extra o tubi rotondi, che danno calore più luoghi per scappare. È semplice, facile da prendersi cura e funziona per Transformers fino a 6300KVA. Basta tenere d'occhio i giorni super-caldi dell'olio, non lasciarlo strisciare per 85 gradi.
2. raffreddamento ad aria forzata immersa dall'olio (OFAF)
Questo è onan con un po 'di spinta: i fan. Questi ventilatori soffiano aria sui radiatori, lanciando la velocità del vento da una pigra 0,5 m/s a un vivace 3-5 m/s. Improvvisamente, la potenza di raffreddamento ottiene il 30-50% migliore dando al calore un'uscita più veloce.
L'olio si muove ancora naturalmente; I ventole accelerano la velocità con cui l'aria porta via il calore. È perfetto per i trasformatori tra 10 e 63MVA, come quelli principali in sottostazioni da 35 kV. I fan sono troppo intelligenti, si calmano quando il Top Oil raggiunge 65 gradi e si spegne a 50 gradi, risparmiando energia come un compagno di stanza responsabile.
3. Refolti d'aria della circolazione dell'olio forzato (FOAF)
Transformers più grande-10kv e un equipaggio di raffreddamento più intenso. Quindi portano pompe per spingere l'olio attraverso i condotti di avvolgimento a 1-2 m/s, da 5 a 10 volte più veloce di quanto farebbe naturalmente. Quindi le ventole raffreddi l'olio mentre si zitta attraverso i radiatori.
Due giocatori chiave qui:
Pompe sommerse: questi ragazzi spingono l'olio freddo negli avvolgimenti per prendere il calore, come un missile in cerca di calore.
Refrigeratori d'aria: radiatori con ventilatori che saltano su di loro, raffreddando l'olio caldo prima di tornare al serbatoio.
Questo si raffredda il doppio e OFAF, quindi è per Transformers 100mVA e oltre. Ma quelle pompe devono rimanere sul loro gioco: se smettono, l'olio si smette di muoversi e le cose si riscaldano più velocemente di un'auto in estate.
4. Refolti d'acqua della circolazione dell'olio forzato (FOW)
In luoghi con molta acqua o in cui il rumore è una sottostazione interna simile a quella di no-go prende il posto dell'aria negli scambiatori di calore. L'acqua è un campione conduttore di calore, 25 volte migliore dell'aria (0,6 W/(M · K) contro le statistiche dell'aria), quindi raffredda l'olio in un lampo. Le teste d'acqua riscaldate per il raffreddamento delle torri per raffreddare, quindi tornano indietro per ulteriori informazioni.
È da 3 a 4 volte più efficiente rispetto al raffreddamento dell'aria e alla tranquillità, ma i sistemi idrici sono un po 'ad alta manutenzione un elettrodomestico che necessita di controlli regolari. Ottimo per 220kv+ Transformers.
5. Raffreddamento naturale/aria a secco (AN/AF)
Transformers a secco, pensano che lo schizzi di olio e usano l'aria. Un consente di circolare liberamente l'aria; AF aggiunge ventole per spingere l'aria attraverso gli avvolgimenti a 2-3 m/s, migliorando il 50% di raffreddamento.
Questi sono perfetti per i luoghi in cui il fuoco è un risanna per preoccupazioni, metropolitane, quel genere di cose. Ma si scatenano circa 20mVA. Gli avvolgimenti usano l'isolamento duro, come la resina epossidica di classe H, per gestire il calore.
Iii. Scegliere il raffreddamento giusto e come si accumulano
Scegli in base alla dimensione, alla posizione e alla quantità di manutenzione che desideri:
Meno o uguale a 10 mVA: onan o an sono le tue migliori scommesse, non è necessaria una potenza extra, come un fan di base.
10-100 MVA: OFAF o AF funzionano bene, maneggiando le modifiche al carico senza costare una tonnellata a una tonnellata con alcune impostazioni extra.
Maggiore o uguale a 100 mVA: il foaf o le fow sono i must: sono i sollevatori pesanti che possono gestire il calore.
Punti difficili: saltare il raffreddamento dell'acqua in aree umide; I tipi a secco sono migliori dove le esplosioni sono un rischio.
Per quanto riguarda l'efficienza: FOW Wins (150W/L), quindi FOAF (80-120W/L), quindi onan (30-50W/L). Ma Onan è come un vecchio dramma di auto affidabile, facile da prendersi cura.
IV. Numeri di design chiave da ricordare
Area di raffreddamento: i trasformatori di olio hanno bisogno di 1,5-3 m² per kVA. Le unità più grandi sono più efficienti, che necessitano di meno per kVa perché i radiatori sono pieni più stretti.
Velocità di flusso dell'olio: per i sistemi forzati, 0,5-2 m/s è l'ideale più veloce di così e diventa rumoroso, come una ventola su Max Blast.
Aumento della temperatura: i tipi di olio possono gestire fino a 55k (naturali) o 60K (forzato); Gli avvolgimenti asciutti vanno fino a 100K (Classe F) o 125K (Classe H)-Conosci i tuoi limiti!
V. Suggerimenti per la manutenzione
Tipi di olio: controlla i livelli di olio regolari, i radiatori puliti annualmente e provano ventilatori/pompe mensili embili in forma come faresti una bici.
Tipi asciutti: soffiare la polvere di avvolgimenti ogni tre mesi e assicurarsi che i fan gestissero la polvere destra sia il loro peggior nemico.
Raffreddamento ad acqua: Watch Water Conducity Weekly (tienilo sotto 20 μs/cm) e gli scambiatori di calore puliti l'accumulo annuale-gunk è un vero buzzkill.
Conclusione
I sistemi di raffreddamento riguardano l'equilibrio sicuro sicuro che il calore si spenga. Fai bene e il tuo trasformatore funzionerà come un sogno. La nuova tecnologia, come i tubi di calore e il raffreddamento dell'immersione, oltre ai controlli intelligenti (i fan che si adattano da soli, controlli di temperatura in tempo reale), stanno migliorando questi sistemi. Buone notizie per le griglie elettriche e le città trafficate: tutti rimane freschi, sia letteralmente che figurativamente.