الارتفاع درجة حرارة المحولات من النوع الجاف-.هي واحدة من تلك التفاصيل الفنية التي يمكن أن تبدو بسيطة في ورقة البيانات ولكنها في الواقع تخبرك بالكثير عن كيفية أداء المحول في التشغيل الحقيقي.

عندما يتم تنشيط المحول، فإنه ينتج الحرارة. بعضها يأتي من القلب المغناطيسي، في حين يتم توليد المزيد من الحرارة عادة في اللفات مع زيادة الحمل. هذه الحرارة يجب أن تخرج. إذا ظل محصوراً داخل المحول، ترتفع درجات الحرارة، ويصبح العزل أسرع، ويمكن أن تتأثر الموثوقية بمرور الوقت.

في المصطلحات الأساسية:

ارتفاع درجة الحرارة=درجة حرارة المحول − درجة الحرارة المحيطة

لذلك، إذا كانت درجة حرارة الهواء المحيط 40 درجة ومتوسط ​​درجة حرارة الملف يصل إلى 140 درجة، فإن ارتفاع درجة حرارة الملف يساوي 100 كلفن.

يتم تبريد المحولات من النوع الجاف-بواسطةالهواء بدلا من ذلكمن النفط العازل. وهذا يجعل تدفق الهواء، والتهوية، والبناء المتعرج، والمواد العازلة، وقنوات التبريد ذات أهمية خاصة. ومن الناحية العملية، ينبغي اعتبار المحول نفسه والغرفة التي تم تركيبه فيها بمثابة نظام حراري واحد.

ما الذي يسبب ارتفاع درجة الحرارة في المحولات الجافة من النوع -؟

هناك عدة مصادر للحرارة، ولكنالخسارة الأساسية والخسارة المتعرجةهم الكبار.

تحدث الخسارة الأساسية عندما يتم تنشيط المحول. ويأتي بشكل رئيسي من التباطؤ والتيارات الدوامة في القلب المغناطيسي. على عكس فقدان الملفات، فإنه لا يختفي عندما يتم تحميل المحول بشكل خفيف.

يرتبط فقدان اللف بشكل وثيق بتيار التحميل. يتم التعبير عن المكون المقاوم بشكل شائع على النحو التالي:

P = I²R

وهذا يستحق الاهتمام به لأن التيار مربع. إذا زاد التيار، يمكن أن يزيد تسخين الملفات بشكل أسرع بكثير مما قد تتوقعه.على سبيل المثال، عند 80% من التيار المقنن، يكون مكون I²R لفقد الملف حوالي 64% من القيمة عند التيار المقنن، على افتراض أن الظروف الأخرى تظل مماثلة.

هناك أيضاخسائر طائشة وإضافية. يمكن أن يؤدي تدفق التسرب إلى إحداث تيارات في الأجزاء الهيكلية المعدنية، مما يؤدي إلى تسخين موضعي. يمكن للتيارات التوافقية أن تجعل الوضع أكثر تعقيدًا أيضًا. قد تؤدي المعدات مثل أنظمة UPS، ومحركات التردد - المتغيرة، ومحولات الطاقة الشمسية، وشواحن المركبات الكهربائية، وأحمال الطاقة الإلكترونية الأخرى - إلى إدخال التوافقيات وزيادة تسخين المحولات.

لذا فإن درجة الحرارة النهائية هي في الأساس توازن:مقدار الحرارة التي ينتجها المحول مقابل مقدار الحرارة التي يمكن التخلص منها.

درجة الحرارة المحيطة مهمة أيضًا. المحول الذي يعمل في غرفة كهربائية ساخنة له هامش حراري أقل من نفس المحول المثبت في مكان أكثر برودة وجيد التهوية-.

ارتفاع درجة حرارة المحولات من النوع غير -الراتنجي الجاف-

تستخدم المحولات من النوع غير -الراتنج الجاف- أنظمة عزل لا تعتمد على التغليف الكامل براتنج الإيبوكسي. اعتمادًا على التصميم، قد تستخدم اللفات الورنيش، أو الألياف الزجاجية، أو نومكس، أو عزل الهواء، أو غيرها من المواد العازلة الصلبة.

ونظرًا لعدم وجود طبقة راتينج مصبوبة- سميكة حول الملفات، يمكن أن يلعب تدفق الهواء دورًا مهمًا بشكل خاص. يحتاج التصميم إلى توفير مساحة كافية للحرارة للابتعاد عن الأجزاء النشطة دون خلق اختناقات حرارية غير ضرورية.

سطح تبديد الحرارة لمحولات من النوع غير -راتنجي جاف-

السطح تبديد الحرارة لمحولات من النوع غير -الراتنج الجاف-.هي في الأساس المنطقة المتاحة لنقل الحرارة إلى الهواء المحيط.

يجب أن تنتقل الحرارة المتولدة في القلب واللفات عبر المكونات العازلة والهيكلية قبل أن تصل إلى الهواء. يمنح التصميم الحراري الجيد هذه الحرارة مسارًا مباشرًا بشكل معقول للخروج من المحول.

هندسة متعرجةيهم هنا. يمكن أن تساعد قنوات الهواء الشعاعية والمحورية في دخول الهواء البارد إلى الأقسام السفلية من المحول بينما يرتفع الهواء الأكثر دفئًا ويغادر عبر الأقسام العلوية. في المحولات المبردة بشكل طبيعي، يحدث هذا الدوران بشكل رئيسي من خلالالحمل الحراري.

قد يبدو الأمر بسيطًا، لكن التثبيت يمكن أن يعيق الطريق بسهولة.

إذا تم تركيب محول بالقرب من الحائط، أو تم سد فتحات التهوية، أو كان دوران الهواء في الغرفة الكهربائية ضعيفًا، فقد تكون درجة حرارة التشغيل الفعلية أعلى بكثير من المتوقع.

بالنسبة للوحدات الأكبر حجمًا، يمكن استخدام تبريد الهواء القسري- لزيادة تدفق الهواء وتوفير سعة إضافية. لكن مجرد وضع مروحة بجوار المحول لا يكفي. يحتاج الهواء للوصول إلى مسارات التبريد المقصودة داخل المحول.

الحمل الحراري للمحولات من النوع-الراتنجي الجاف-

الالحمل الحراري للمحولات من النوع غير-الراتنجي الجاف-.يرتبط بشكل رئيسي بإجمالي خسائرهم في ظل ظروف التشغيل الفعلية.

يكون فقدان القلب موجودًا عندما يتم تنشيط المحول، بينما يتغير فقدان الملف مع الحمل. مع اقتراب التيار من القيمة المقدرة، يزداد تسخين الملفات بشكل كبير بسبب علاقة I²R.

الحمل المتصل نفسه يستحق الاهتمام أيضًا. قد يكون للمحول الذي يزود حملاً خطيًا مباشرًا ملف تعريف حراري يمكن التنبؤ به إلى حد ما. يمكن أن تكون قصة مختلفة عن معدات تغذية المحولات UPS، أو محركات الأقراص ذات السرعة المتغيرة، أو المقومات، أو غيرها من الأحمال غير الخطية.

يمكن للتيارات التوافقية أن تزيد من الخسائر الإضافية وتسبب تسخينًا إضافيًا في اللفات والأجزاء المعدنية. وهذا مهم بشكل خاص في مراكز البيانات والمنشآت الصناعية ومشاريع الطاقة المتجددة ومنشآت شحن المركبات الكهربائية.

بالنسبة لهذه التطبيقات، لا ينبغي أن يعتمد اختيار المحولات على لوحة الاسم kVA فقط. قد يلزم أخذ المحتوى التوافقي وملف تعريف التحميل وساعات التشغيل المتوقعة ونمو الحمل المستقبلي في الاعتبار.

ارتفاع درجة حرارة المحولات من النوع غير -الراتنجي الجاف-

الارتفاع درجة حرارة المحولات من النوع غير-الراتنجي الجاف-.يتم تحديده من خلال التوازن بين توليد الحرارة وتبديد الحرارة.

عندما يتم تغذية المحول لأول مرة، ترتفع درجة حرارته تدريجياً. عندما يصبح الفرق في درجة الحرارة بين المحول والهواء المحيط أكبر، يزداد تبديد الحرارة أيضًا. في النهاية، يصل المحول إلى حالة حرارية مستقرة نسبيًا.

لكن درجة الحرارة ليست هي نفسها في كل مكان.

يمكن أن يعمل القلب، واللفات، والعزل، والمشابك، والمكونات الهيكلية في درجات حرارة مختلفة. يمكن أن تصبح بعض أقسام الملف أكثر سخونة بكثير من متوسط ​​درجة حرارة الملف. وتسمى هذه المناطق عمومًا بالنقاط الساخنة.

هذا التمييز مهم لأن عمر العزل يتأثر بشدة بالمناطق الأكثر حرارة. يمكن أن يوفر قياس الجزء الخارجي للمحول معلومات مفيدة أثناء الصيانة، لكنه لا يخبرك بالضرورة بما يحدث داخل الملف.

توفر المواصفة القياسية IEC 60076-11 متطلبات اختبار ارتفاع درجة الحرارة- للمحولات من النوع الجاف. تتضمن القيم المرجعية الشائعة تقريبًا80 كلفن للعزل من الفئة ب، و100 كلفن للفئة F، و125 كلفن للفئة H، اعتمادًا على المعيار المطبق وتصميم المحولات.

ارتفاع درجة حرارة الراتنج الجاف-نوع المحولات

محولات من النوع الجاف -الراتنجي، على وجه الخصوص-محولات الراتنج المصبوبة، استخدم راتنجات الايبوكسي كجزء مهم من نظام العزل المتعرج.

يوفر الراتينج عزلًا كهربائيًا ودعمًا ميكانيكيًا بينما يساعد في حماية اللفات من الرطوبة والغبار والملوثات البيئية الأخرى. وفي الوقت نفسه، يصبح جزءًا من مسار نقل الحرارة-.

وهذا يعني الخواص الحرارية للمادة الراتنجية. وكذلك الحال بالنسبة لترتيب اللف، وحجم الموصل، وسمك الراتنج، وقنوات التبريد، وإجمالي خسائر المحولات.

تُستخدم محولات الراتنج المصبوب بشكل شائع في المباني التجارية، والمنشآت الصناعية، ومنشآت الطاقة المتجددة، والبنية التحتية لوسائل النقل، وغيرها من التطبيقات التي تعتبر فيها حماية البيئة والعزل الموثوق به أمرًا مهمًا.

ارتفاع درجة حرارة الراتنج الجاف-نوع قلب المحول

الارتفاع درجة حرارة قلب المحول من النوع الجاف -الراتنجييأتي بشكل رئيسي منالخسائر الأساسية.

التباطؤ والدوامة-خسائر التيارتحدث عندما يتم تنشيط النواة. يعتمد مستواها على المادة المغناطيسية، وتردد التشغيل، وكثافة التدفق، وسمك التصفيح، والتصميم الأساسي العام.

يمكن أن يساعد استخدام الفولاذ الكهربائي عالي الجودة-والمحافظة على كثافة التدفق المغناطيسي ضمن نطاق مناسب في تقليل فقد القلب. لكن تقليل الخسائر ليس سوى جزء من المهمة. الحرارة المتبقية لا تزال بحاجة إلى مسار جيد للخروج من المحول.

يمكن للتدفق الشارد المفرط أو التصميم المغناطيسي السيئ أيضًا أن يؤدي إلى تسخين موضعي في القلب والمكونات المعدنية القريبة. ولهذا السبب يجب النظر في التصميم الكهرومغناطيسي والحراري معًا وليس بشكل منفصل.

أثناء اختبار ارتفاع درجة حرارة المصنع-، يتم تشغيل المحول حتى يصل إلى حالة حرارية مستقرة. تساعد النتائج المقاسة على التأكد من قدرتها على العمل في ظروفها المقدرة دون تجاوز الحدود المحددة.

ارتفاع درجة حرارة الراتنج الجاف-نوع ملفات المحولات

الارتفاع درجة حرارة ملفات المحولات من النوع الجاف -الراتنجييعد أحد أهم الاعتبارات الحرارية في تصميم محولات الراتنج المصبوب.

التيار المتدفق عبر الموصلات ينتج حرارة. يجب أن تنتقل هذه الحرارة عبر المادة العازلة والراتنج قبل أن تصل إلى الهواء المحيط.

ونتيجة لذلك، فإن حجم الموصل، وكثافة التيار، وترتيب اللف، وسمك العزل، والخصائص الحرارية للراتنج، ومسارات التبريد، وخسارة الحمل كلها تؤثر على درجة حرارة اللف النهائية.

ومرة أخرى، درجة الحرارة داخل الملف ليست موحدة تمامًا. قد تكون النقطة الساخنة الداخلية أكثر سخونة بشكل ملحوظ من السطح الخارجي للراتنج.

ولهذا السبب يكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء مفيدًا للتحقق من الظروف الخارجية أثناء الصيانة، لكنه لا يستطيع بمفرده تحديد درجة الحرارة الداخلية الفعلية-لدرجة الحرارة.

يصبح هذا أكثر أهمية مع الأحمال الصعبة. يمكن أن تؤدي الآلات الصناعية ومراكز البيانات ومعدات الطاقة المتجددة وأنظمة الطاقة-الإلكترونية إلى إنشاء مستويات تحميل سريعة التغير أو مرتفعة نسبيًا. يجب تقييم المحول المختار لهذه التطبيقات بناءً على ملف التشغيل الفعلي الخاص به، وليس فقط تصنيف kVA الاسمي الخاص به.

ارتفاع درجة الحرارة وفئة العزل

تعد الطبقة الحرارية العازلة جزءًا مهمًا آخر من صورة ارتفاع درجة الحرارة-.

على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 40 درجة وارتفاع درجة الحرارة المحدد هو 100 كلفن، فإن متوسط ​​درجة حرارة الملف سيكون حوالي 140 درجة.

هذا لا يعني أن كل نقطة في الملف تبلغ 140 درجة بالضبط. يمكن أن تكون النقاط الساخنة الداخلية أعلى.

توفر فئة العزل الأعلى قدرة حرارية أكبر، ولكن لا ينبغي تفسيرها كسبب لتشغيل المحول بشكل أكثر سخونة بشكل متعمد. لا يزال الحفاظ على درجات حرارة التشغيل تحت السيطرة يساعد في تقليل تقادم العزل ويوفر هامشًا حراريًا أكبر.

الراتنج مقابل عدم-الراتنج الجاف-ارتفاع درجة حرارة المحول من النوع

يمكن أن توفر المحولات من النوع-الراتنجي الجاف وغير الراتنجي-أداءً حراريًا موثوقًا به عندما يتم تصميمها بشكل صحيح.

لا توجد قاعدة بسيطة تنص على أن أحد الأنواع دائمًا ما يكون ارتفاع درجة حرارته أقل.

يمكن للمحول-غير الراتينج-المصمم جيدًا أن يبدد الحرارة بشكل فعال من خلال هياكل الملفات المفتوحة وتدفق الهواء الجيد. وفي الوقت نفسه، يمكن لمحول الراتنج المصبوب- أن يجمع بين الحماية الميكانيكية والبيئية القوية والأداء الحراري الجيد عندما يتم تصميم الراتنج والملف بشكل صحيح.

ويعتمد الاختيار الأفضل على التطبيق وبيئة التثبيت ونظام العزل المطلوب وظروف التحميل ومواصفات المشروع.

كيفية التحكم في ارتفاع درجة حرارة المحول الجاف-النوع

الفكرة الأساسية واضحة جدًا:توليد حرارة أقل وإزالة الحرارة المتولدة بشكل أكثر فعالية.

يمكن أن تساعد المواد الأساسية منخفضة الفقد-، والموصلات ذات الحجم المناسب، وهياكل اللف المحسنة، وقنوات التبريد الفعالة، في تقليل ارتفاع درجة الحرارة أثناء مرحلة التصميم.

الحجم الصحيح للمحولات لا يقل أهمية. إن المحول الذي يعمل بشكل مستمر عند أو بالقرب من الحمل الكامل سيواجه بطبيعة الحال إجهادًا حراريًا أكبر من المحول الذي يتمتع ببعض السعة الاحتياطية.

بيئة التثبيت مهمة أيضًا. يجب أن يكون هناك مساحة كافية حول المحول لتدوير الهواء، ويجب أن تظل فتحات التهوية واضحة. إذا تم تركيب المحول داخل غرفة كهربائية، فإن نظام تهوية الغرفة أو تكييف الهواء-يجب أن يأخذ في الاعتبار الحرارة المنبعثة من المحول.

بالنسبة للمحولات المصممة لتشغيل AN/AF، يمكن أن يوفر تبريد الهواء القسري-سعة إضافية خلال فترات الطلب المرتفع. يجب فحص المراوح وعناصر التحكم بانتظام حتى يتوفر التبريد الإضافي فعليًا عند الحاجة.

الصيانة الروتينية يمكن أن تمنع العديد من المشاكل الحرارية التي يمكن تجنبها. يمكن أن يؤدي تراكم الغبار إلى تقييد تدفق الهواء، بينما قد تؤدي التوصيلات الكهربائية الفضفاضة إلى إنشاء نقاط ساخنة محلية. في حالة وجود أحمال غير خطية، فإن فحص التيارات التوافقية يمكن أن يساعد أيضًا في تحديد المصادر غير المتوقعة لتسخين المحولات.

لماذا يعد ارتفاع درجة الحرارة مهمًا لعمر خدمة المحولات

درجة الحرارة لها علاقة مباشرة بشيخوخة العزل. يمكن أن يؤدي التشغيل المستمر في درجات حرارة مفرطة إلى تسريع تدهور العزل وتقصير عمر خدمة المحول في النهاية.

ومع ذلك، لا ينبغي النظر في ارتفاع درجة الحرارة من تلقاء نفسه. تعمل كل من فئة العزل ودرجة الحرارة المحيطة والتحميل وطريقة التبريد وتصميم المحولات معًا.

عند اختيار محول من النوع الجاف-، فمن الأفضل النظر إلى ما هو أبعد من تقييمات الجهد الأساسي وkVA. تتضمن المواصفات الحرارية المهمة ارتفاع درجة الحرارة، وفئة العزل، وطريقة التبريد، وعدم فقدان الحمل، وفقدان الحمل، ودرجة الحرارة المحيطة، وارتفاع التثبيت، والتحميل التوافقي، وملف تعريف الحمل المتوقع.

خاتمة

الارتفاع درجة حرارة المحولات من النوع الجاف-.يعد جزءًا مهمًا من تقييم أداء المحولات وموثوقيتها. تؤدي الخسائر الأساسية والملفية والشاردة والإضافية إلى توليد الحرارة، بينما تحدد بيئة بناء وتركيب المحول مدى فعالية إزالة تلك الحرارة.

لمحولات من النوع غير -الراتنج الجاف-يلعب سطح تبديد الحرارة وتدفق الهواء وقنوات التبريد المتعرجة دورًا مهمًا بشكل خاص. لمحولات من النوع الجاف -الراتنجي، فإن الخصائص الحرارية للراتنج وتصميم اللفات المغلفة لها نفس القدر من الأهمية.

لا ينبغي أبدًا النظر إلى قيمة ارتفاع درجة الحرارة-كرقم معزول. يكون الأمر أكثر منطقية عند النظر إليه جنبًا إلى جنب مع فئة العزل ودرجة الحرارة المحيطة وتحميل المحولات وطريقة التبريد والخسائر والارتفاع والمحتوى التوافقي.

بالنسبة للمنشآت الصناعية والمباني التجارية ومشاريع الطاقة المتجددة ومراكز البيانات وغيرها من التطبيقات الصعبة، فإن اختيار محول من النوع الجاف -مع التصميم الحراري المناسب يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجات حرارة التشغيل تحت السيطرة، وإبطاء تقادم العزل، ودعم التشغيل الموثوق به طوال فترة خدمة المحول.

اتصل الآن