1. Uvod
Uključite prekidač na gotovo svakoj modernoj zgradi i velika je vjerojatnost da se iza nje nalazi suhi{0}}transformator. Po mom iskustvu, to je jedan od najpouzdanijih dijelova opreme koji imamo u distribuciji energije, a za razliku od stare vrste-punjene uljem, hladi se zrakom umjesto tekućinom. Upravo ta jedna razlika je razlog zašto je, u ovom poslu, temperatura stvar koju si nikada ne možete priuštiti da prestanete promatrati.
Postoje dva proizvoda koja se bave tim poslom, a iskreno, ni jedan vam sam za sebe ne donosi veliku korist:
Regulator temperature - Mislim da je to mozak. Prati temperaturu namotaja i odlučuje kada će ohladiti, upozoriti ili isključiti stvari.
Ventilator-poprečnog strujanja - pluća. Postavlja širok, ravnomjeran sloj zraka preko transformatora kako bi odveo toplinu, i to tiho.
U ovom-u ću vam tekstu objasniti što su njih dvojica zapravo, kako rade svoj posao, odakle su došli i kamo se industrija kreće.
Suhi-transformator instaliran u zatvorenom prostoru, prikazuje ravne rashladne površine-poput peraja na namotima.
2. Suhi-transformatori: Kontekst
2.1 Definicija
Dopustite mi da počnem s osnovama. Suhi-transformator je točno ono što naziv kaže: bez ulja, bez tekuće izolacije. Namoti i jezgra stoje na otvorenom i odvode toplinu cirkulacijom - sami (prirodna konvekcija) ili uz pomoć ventilatora. Za mene je glavna prodajna točka ono što nedostaje: bez ulja ne znači opasnost od požara, nema brige o zadržavanju izlijevanja i manji otisak. Zato ih stalno vidim ušuškane u komercijalnim zgradama, tvornicama, bolnicama, metro stanicama, podatkovnim centrima i mjestima s obnovljivom-energijom.
Dijagram presjeka suhog-tipa transformatora od lijevane{0}}smole, s jasno označenim namotima i unutarnjim zračnim kanalima.
2.2 Kratka povijest
Jedinice suhog-tipa nisu novost, ali verzija od lijevane-smole s kojom većina nas danas radi stvarno je uzela maha od 1970-ih nadalje. Stroži protupožarni zakoni udaljili su zgrade od transformatora-napunjenih uljem, a to je otvorilo vrata.
2.3 Toplinski izazov
Evo dijela koji me drži fokusiranim. Bez ulja koje bi upijalo i prenosilo toplinu, temperatura suhog-tipa transformatora zapravo se svodi na tri stvari:
Opterećenje - struja kroz namote stvara toplinu (to je I-kvadrat-R gubitak kojeg se možda sjećate iz škole).
Temperatura okoline - obično je ocjenjujemo na 40 stupnjeva.
Metoda hlađenja - ili AN (prirodno zračno) ili AF (prisilno zračno, tj. uz pomoć ventilatora-).
Izolacija omotana oko namota ocjenjuje se prema najvišoj temperaturi koju kontinuirano može podnijeti, a mi je ocjenjujemo prema IEC 60076-11 i IEC 60085. U jedinicama suhog tipa uobičajene klase nalaze se u rasponu F i H.
Ako se namoti zagriju više nego što to dopušta njihova klasa, izolacija brzo stari i može potpuno otkazati - Gledao sam da se to događa. To je razlog zašto nam je potrebno stalno praćenje temperature i zašto, kada se stvari zagriju, dodajemo prisilno-hlađenje zrakom. Upravo čemu služe ova dva proizvoda u nastavku.
Jednostavan trakasti dijagram klasa izolacije (F, H) s označenim njihovim kontinuiranim-ograničenjima temperature.
3. Regulatori temperature suhog-tipa transformatora
3.1 Definicija
Dakle, što je suhi{0}}regulator temperature transformatora? Za mene je to mali elektronički instrument čiji je jedini pravi posao pouzdanost. Očitava temperaturu namota - sve tri faze, ponekad i jezgra - pokazuje vam je, a zatim automatski:
pokreće i zaustavlja ventilatore kada temperatura prijeđe zadane vrijednosti;
diže uzbunu ako stvari postanu prevruće;
šalje signal okidanja prekidaču na opasnoj točki;
označava greške - pokvaren senzor, recimo;
razgovara sa SCADA-om ili bilo kojim daljinskim nadzorom koji imate.
Jednostavnim rječnikom rečeno: zaustavlja transformator da sam kuha. I to je uzrok-broj jedan ranog kvara izolacije zbog kojeg me zovu.
3.2 Kako to radi
Ispod haube, kontroler osjeća temperaturu pomoću Pt100 RTD senzora - platinastih termometara koji očitavaju 100 Ω na 0 stupnjeva - ugrađenih u namote ili pričvršćenih na njih. Evo lanca, od početka do kraja:
Pt100 senzori (3 faze + jezgra)
otpor se mijenja s temperaturom
kondicioniranje signala i A/D konverzija
digitalizirana temperatura
mikroprocesor (uspoređuje sa zadanim točkama, pokreće logiku)
izlazi
pokretanje/zaustavljanje ventilatora → alarm preko-temp. → signal isključenja → RS485 / Modbus
Ti pragovi - recimo, ventilator uključen na 100 stupnjeva, alarm na 130 stupnjeva, okidanje na 155 stupnjeva za klasu F - su podesivi, tako da možete uskladiti kontroler s klasom izolacije transformatora i kako zapravo želite da radi.
Video:Prava snimka proizvoda - suhi-transformator opremljen PT100 regulatorom temperature i ventilatorom za hlađenje.
3.3 Kratak pregled osnovnih funkcija
Iz dana u dan, kontroler tiho radi pet stvari: mjerenje, odlučivanje, hlađenje, upozorenje i izvješćivanje. Većinu vremena to nikada nećete primijetiti - i iskreno, to je upravo poanta. Najbolji su oni za koje zaboraviš da su uopće tu.
3.4 Vrste kontrolera
Mehanički (analogni) regulatori - bimetalne trake ili kapilarni termostati. Jednostavni su i jeftini, ali ne baš precizni, i rijetko ih više viđam u novoj opremi.
Digitalni (mikroprocesorski) kontroleri - ovo je danas standard, a ja bih ga specificirao. Precizan do oko ±1 stupnja, više-kanalni, potpuno programabilan i izgrađen za komunikaciju s drugim sustavima. U Kini je ova obitelj nadaleko poznata kao serija BWDK (tipične su jedinice tipa BWDK-3207); drugdje ćete vidjeti BWD-3K i slično.
3.5 Kratka povijest
1970s–1980s:mehanički termostati i prvi elektronički monitori pojavljuju se uz lijevane-suhe-transformatore.
1980s–1990s: razvijamo digitalne kontrolere -temeljene na mikroprocesorima - seriju BWDK - u Kini, i oni brzo postaju zadani za suhu-zaštitu: tro-fazno mjerenje, logika ventilatora i izlazi za alarm/prekid, sve u jednoj kutiji.
2000-ih–danas:digitalni zasloni, snimanje crne{0}}kutije, RS485/Modbus i umrežavanje za automatizaciju trafostanica.
3.6 Standardi i sukladnost
Ako izvozite kontrolere u Sjevernu Ameriku ili druga regulirana tržišta -, a mi radimo -, certifikacija prema nečemu poput UL 61010-1 nije izborna. To su vrata koja morate proći, točka.
4. Ventilatori za hlađenje križnog-protoka
4.1 Definicija
Ventilator s poprečnim-protokom - koji se naziva i tangencijalni ili poprečni-ventilator - neobičan je u svijetu ventilatora i onaj za kojim najviše posežem na transformatorima. Zrak prolazi preko kotača: ulazi kroz lopatice s jedne strane, kroz šuplje središte i izlazi s druge strane. Sam kotač je dugački cilindar obrubljen s mnogo malih, naprijed-zakrivljenih oštrica.
Za hlađenje transformatora, montirate ih duž rashladnih kanala - ispod ili pored kućišta - i oni postavljaju široku, ravnomjernu traku strujanja zraka točno duž duge, ravne površine za hlađenje namota. Što je točno oblik zraka kakav transformator želi.
Poprečni-presjek ventilatora poprečnog-strujanja koji prikazuje zrak koji ulazi s jedne strane kotača i izlazi s druge.
4.2 Princip rada
Evo kako to radi. Motor vrti dugački cilindrični kotač pun zakrivljenih lopatica.
Zrak ulazi preko jedne strane reda noževa.
Unutar kotača formira se ekscentrični vrtlog i zrak dva puta prolazi kroz lopatice - unutra, a zatim van.
Izlazi duž cijele duljine kotača kao jednolika, ravna traka zraka.
Budući da se strujanje zraka stvara cijelom dužinom umjesto iz jedne točke, ono ostaje ravnomjerno na širokom području. I to je velika pobjeda nad normalnim aksijalnim ventilatorom - razlog zašto bih svaki put odabrao poprečni-tok za transformator.
Video:Prava CFD simulacija protoka zraka ventilatora-protoka.
Pogledajte na YouTubeu - Kako radi ventilator-poprečnog toka (Longwell)
4.3 Kratka povijest
1892
Francuski inženjer Paul Mortier izumio je ventilator-poprečnog strujanja (patentiran 1893.). Taj dugi-kotač, čak-ideja izlaza bila je desetljećima ispred svog vremena - Još uvijek je smatram pametnom.
1950s–1970s
Ventilatori s križnim-protokom postaju glavni dio HVAC-a, najvidljivije u sobnim klimatizacijskim uređajima, gdje su njihov tanak oblik i ravnomjeran protok savršeno pristajali.
1980-ih–danas
Dizajn se pomiče u hlađenje industrijske opreme, uključujući suho{0}}prisilno{1}}zračno hlađenje-tipa transformatora - mjesto gdje dugi, ujednačeni protok zraka i niska buka odlučuju o kupnji.
4.4 Zašto križni-tok za hlađenje transformatora? (naspram aksijalnih ventilatora)
Kada razgovaram s proizvođačima transformatora, oni posežu za-ventilatorima s poprečnim strujanjem kada su ujednačena pokrivenost, niska razina buke i tanak nosač najvažniji. To je obično slučaj u zgradi ili stanici podzemne - mjesta gdje ne možete imati glasan ventilator koji urla cijeli dan.
4.5 Konstrukcija i materijali
Industrijski rashladni-ventilator obično se sastoji od:
dugi cilindrični rotor (često aluminijski ili konstruirane-plastične lopatice na metalnoj osovini);
zasjenjeni-pol ili EC motor;
kućište u-obliku svitka koje oblikuje protok zraka;
montažne konzole i štitnike.
Kada gradimo naš, najviše pažnje posvećujem ravnoteži impelera i motora - oni odlučuju hoće li ventilator raditi tiho i dugovječno.
Označeni rastavljeni prikaz ventilatora-poprečnog protoka, s istaknutim impelerom, motorom, kućištem i nosačima.
5. Sustav: upravljač + ventilatori koji rade zajedno
Evo što želim da kažete: ova dva proizvoda zapravo su jedan zatvoren-sustav, a ne dvije odvojene kutije.
Temperatura namota raste → Pt100 to osjeća → regulator dostiže zadanu točku
relej ventilatora se zatvara → ventilatori križnog-strujanja rade (prisilni zrak, AF ocjena)
temperatura pada ispod točke histereze → ventilatori se sami zaustavljaju
ako se nastavi penjati: alarm → signal isključenja prekidaču
Ovaj pristup "cool on demand" je ono što bih nazvao cijelom poantom:
Produžuje vijek trajanja transformatora - izolacija ostaje unutar svoje nazivne klase.
Štedi energiju - ventilatori vrte samo kad moraju, ne cijeli dan (sviđa mi se taj dio).
Dodana sigurnost - over-temperaturna zaštita sprječava katastrofalne kvarove.
Omogućuje nadzor - daljinski nadzor pretvara glupi dio u upravljanu imovinu.
Dijagram sustava od -stranice: senzor → regulator → ventilator → prekidač, s uključenom povratnom spregom.
5.1 Tipične primjene
Vidio sam da su ovi sustavi specificirani za skoro svaku postavku koju možete nazvati:
Unutarnje razvodne trafostanice i razvodne prostorije
Komercijalne zgrade, bolnice, zračne luke i metro sustavi
Industrijska postrojenja - čelika, cementa, kemikalija, rudarstva
Obnovljivi izvori energije: gondole vjetra, solarne stanice
Infrastruktura za punjenje električnih vozila
Podatkovni centri i UPS sustavi
Video:Stvarna snimka proizvoda rashladnih-ventilatora primijenjenih na suhe-transformatore.
Gledajte na YouTubeu - smolom-suhi{2}}izolirani transformator, automatski start/stop ventilatora
5.2 Trendovi u industriji
Kamo ja vidim razvoj industrije:
Pametni nadzor: kontroleri s RS485/Modbusom, IoT pristupnici i nadzorne ploče u oblaku za prediktivno održavanje. Svake godine isporučujemo više takvih.
Ventilatori veće-učinkovitosti: EC motori smanjuju potrošnju energije i omogućuju hlađenje-promjenjivom brzinom.
Tiši rad: bolji impeler i aerodinamični dizajn za-gradska mjesta osjetljiva na buku.
Veća usklađenost: UL, CE, IEC certifikati su sve potrebniji za izvoz - i sve ih je teže preskočiti.
Digitalni blizanac / AI analitika: povijest temperature (podaci crne-kutije) koristi se za modeliranje starenja i podešavanje opterećenja. Mislim da je to najzanimljivije od svih.
Ako specificirate regulatore temperature ili ventilatore za vlastite suhe-transformatore, vrijedi vidjeti kako ih profesionalci izrađuju. U Perigon Intelligent (Shanghai) Limited dizajniramo i proizvodimo i - regulatore i-ventilatore s poprečnim protokom - kao jedan usklađeni paket za-upravljanje toplinom.
Pogledajte naša rješenja za hlađenje suhog-transformatora:
6. Pojmovnik
Kratka referenca - pojmova koje stalno koristim gore:
Pt100 - otporni temperaturni senzor od platine (100 Ω na 0 stupnjeva); standardni način na koji mjerimo temperaturu namota.
AN / AF - Air Natural (hlađenje konvekcijom) naspram Air Forced (ventilator-hlađenje).
Klasa izolacije (npr. F, H) - najveća trajna temperatura koju izolacija namota može podnijeti.
BWDK - uobičajena kineska oznaka za digitalne regulatore temperature suhog{1}}tipa transformatora.
EC motor - elektronički komutirani motor; učinkovita, promjenjiva-brzina, uobičajena u modernim ventilatorima.
Ventilator-poprečnog protoka - tangencijalni ventilator koji pokreće zrak preko svog dugog cilindričnog rotora za ravnomjeran, širok izlaz.
Napomena prije nego što krenete: ova početnica je-pregled znanja o industriji za opće obrazovanje, a ne list sa specifikacijama. Za svaku-odluku specifičnu za primjenu, uvijek bih se pozvao na dokumentaciju proizvođača transformatora, primjenjive standarde (IEC 60076-11, UL 61010-1 i slično) i tehničke specifikacije proizvođača kontrolera/ventilatora.