Transformatory elektryczne są zaprojektowane i opracowane, aby regulować Megawaty energii elektrycznej. Regulują energię elektryczną z dość dużą efektywnością, ale z jednym minusem, produkują dużo odpadowego ciepła podczas obniżania lub podwyższania energii elektrycznej do naszego bezpiecznego użytku. Z tym pojęciem chłodzenia transformatora się zaczęło, ale dlaczego chłodzenie transformatorów jest konieczne?
Transformator elektryczny Chłodzenie to proces usuwania odpadowego ciepła produkowanego w uzwojeniu transformatora i bezpiecznego przekazywania/utylizacji tego odpadowego ciepła do otaczającego środowiska. Jeśli nie usuniemy tego odpadowego ciepła w sposób bezpieczny i efektywny, izolacja uzwojeń transformatora może się stopić, a zwarcia spowodowane przez nadmiar ciepła mogą spowodować eksplozję transformatora.
Opracowano kilka typów chłodzenia transformatorów, w zależności od projektu transformatora, rozmiaru, pojemności oraz standardów lub wymagań przemysłowych. Wszystkie te metody są specjalnie zaprojektowane i działają tylko dla konkretnego transformatora, spełniając określone normy.
Różne metody chłodzenia transformatora
Opracowano i stosowane na całym świecie sześć różnych metod chłodzenia transformatorów. Każda metoda została zaprojektowana i opracowana, aby spełnić twoje specyficzne potrzeby i jest stosowana tylko dla konkretnego typu, rozmiaru i pojemności twojego transformatora.
1. Naturalne chłodzenie powietrzem (AN)
Naturalne metody chłodzenia transformatorów usuwają ciepło z uzwojenia transformatora poprzez naturalną konwekcję ciepła do otaczającego powietrza. Jest to jedna z metod chłodzenia transformatorów na sucho i nie ma w niej mechanizmu przekaźnikowego ani specjalnego mechanizmu transferu ciepła.
Ciepło wytwarzane w uzwojeniu transformatora jest przekazywane do otaczającego powietrza poprzez proces zwany konwekcją swobodną. Powietrze, polegając na naturalnym przepływie powietrza, zabiera ciepło z uzwojenia transformatora.
Ta metoda chłodzenia transformatora jest odpowiednia tylko dla małych transformatorów o niskiej pojemności, które nie wytwarzają dużo ciepła. Ciepło wytwarzane w tych uzwojeniach transformatora nigdy nie jest wystarczająco wysokie, aby stopić izolację, spowodować zwarcia lub wywołać pożary lub eksplozje.
2. 
Chłodzenie wymuszone powietrzem(AF)
Metoda chłodzenia transformatora oparta na wymuszonym powietrzu działa bardzo podobnie do naturalnej metody chłodzenia powietrzem. Jest to również jedna z naszych metod chłodzenia transformatorów suchych. Jest tylko jedna różnica, a mianowicie powietrze jest wymuszane na uzwojenie transformatora, aby je schłodzić.
Ta metoda również podąża za metodami konwekcji, aby usunąć ciepło z uzwojenia transformatora, ale jest konwekcją wymuszoną i te metody usuwają znacznie więcej ciepła i znacznie szybciej.
Wentylator chłodzący transformatora jest zazwyczaj zainstalowany na transformatorze, który wymusza powietrze na przejście przez kanał i w kierunku uzwojenia transformatora. Im szybciej powietrze przepływa nad uzwojeniem, tym więcej ciepła usunie i tym większy efekt chłodzenia można uzyskać.
Ten typ chłodzenia transformatora jest stosowany w naszych transformatorach o małej i średniej pojemności, gdzie generowane ciepło jest wystarczające, aby stopić izolację, jeśli nie zostanie usunięte. Ciepło tutaj nie jest wystarczająco wysokie, aby natychmiast spowodować pożar lub eksplozję, ale potrzebuje wymuszonego usunięcia dla efektywnego działania.
3. Systemy chłodzenia na bazie oleju
Istnieją dwa główne typy transformatorów w zależności od tego, jak są chłodzone. Jeden to transformatory suche gdzie nie używa się cieczy do chłodzenia, a potem są transformatorami olejowymi gdzie do chłodzenia używa się oleju chłodzącego transformator.
W naszych transformatorach olejowych uzwojenie transformatora jest zawsze zanurzone w oleju, który działa jako medium wymiany ciepła. Uzwojenie jest umieszczone wewnątrz zbiornika transformatora, a następnie zbiornik jest napełniany olejem do chłodzenia transformatora aż do góry.
Ciepło wytwarzane w uzwojeniu transformatora podczas pracy jest najpierw absorbowane przez olej chłodzący transformator, a podgrzany olej następnie przekazuje to ciepło do zbiornika transformatora, który ma żeberka chłodzące. Następnie zazwyczaj stosuje się konwekcję swobodną lub wymuszoną do usuwania ciepła ze zbiornika transformatora.
3.1. Naturalne chłodzenie powietrzem na bazie oleju (ONAN)
W kategorii transformatorów olejowych, naturalna metoda chłodzenia powietrzem olejowym jest pierwszym typem, który usuwa ciepło z uzwojenia transformatora, wykorzystując metody konwekcji swobodnej. Ciepło wytwarzane w Twoim uzwojeniu transformatora jest najpierw absorbowane przez olej transformatora.
Olej absorbuje ciepło zgodnie z zasadą konwekcji swobodnej, a następnie przekazuje to ciepło do zbiornika transformatora, korzystając z tej samej metody wymiany ciepła poprzez konwekcję swobodną. Zbiornik transformatora ma specjalnie zaprojektowane żeberka chłodzące, które mogą ułatwić wymianę ciepła ze zbiornika transformatora do otaczającej atmosfery.
Tutaj ta wymiana ciepła odbywa się ponownie przy użyciu metody konwekcji swobodnej, gdzie ciepło z wnętrza zbiornika transformatora jest przekazywane do otaczającego powietrza. Dlatego ta metoda nazywana jest naturalną olejową metodą chłodzenia powietrzem, ponieważ całe chłodzenie odbywa się naturalnie, bez jakiejkolwiek mechanicznej ingerencji w celu wymuszonej konwekcji.
Ta metoda chłodzenia transformatora jest stosowana tylko w transformatorach, które wytwarzają niskie ciepło w swoich uzwojeniach. To ciepło jest wyższe niż w przypadku mechanicznej metody chłodzenia powietrzem, ale nie jest na tyle wysokie, by wymagało jakiejkolwiek konwekcji wymuszonej. Mimo to, wytwarzane tutaj ciepło jest wystarczające, aby spalić, jeśli nie ma wystarczającej ilości oleju chłodzącego transformator w zbiorniku transformatora.
3.2. Wymuszone chłodzenie powietrzem na bazie oleju (ONAF)
Drugą metodą w naszych systemach chłodzenia transformatorów olejowych jest metoda olejej naturalnej z wymuszonym powietrzem. W tych metodach olej absorbuje ciepło z uzwojenia transformatora, korzystając z zasady konwekcji swobodnej. Olej, gdy zostanie wystarczająco podgrzany, zaczyna przekazywać to ciepło do korpusu zbiornika transformatora.
Korpus zbiornika transformatora jest specjalnie zaprojektowany z żeber chłodzących transformatora, aby ułatwić transfer ciepła z oleju chłodzącego transformatora do korpusu zbiornika, stosując zasadę swobodnej konwekcji. Gdy ciepło zostanie przekazane do korpusu zbiornika, z niego ciepło przekazywane jest do otaczającego powietrza poprzez metodę wymuszonej konwekcji.
W wymuszonej konwekcji powietrze jest zmuszane do przepływu nad korpusem zbiornika i żeber chłodzących transformatora z dużą prędkością, co szybko usuwa ciepło z korpusu zbiornika. Wentylator chłodzący transformatora jest używany do wymuszania przepływu powietrza na korpus zbiornika i żebra. Przy tej wymuszonej konwekcji, im wyższa prędkość powietrza przepływającego nad korpusem i żeberkami transformatora, tym więcej ciepła zostanie usunięte i większy efekt chłodzenia zostanie uzyskany.
Ten rodzaj olejowych naturalnych metod wymuszonego chłodzenia transformatora jest używany dla transformatorów o niskiej do umiarkowanej pojemności i produkcji ciepła. Ciepło wytwarzane w tych transformatorach jest zawsze wystarczająco wysokie, aby spowodować pożar lub wybuch w uzwojeniu transformatora, jeśli nie zostanie usunięte odpowiednio i szybko.
3.3. Wymuszone chłodzenie powietrzem w wymuszonej wodzie (OFAF)
Trzecim rodzajem w naszych systemach chłodzenia transformatora typu olejowego jest wymuszone chłodzenie transformatora za pomocą oleju i powietrza. W tym systemie wykorzystuje się dwa różne mechanizmy mechaniczne do wymuszania przepływu płynnego oleju i powietrza, aby usunąć ciepło z uzwojenia transformatora poprzez zasadę wymuszonej konwekcji.
Najpierw ciepło wytworzone w uzwojeniu transformatora jest usuwane z uzwojenia przez olej dzięki metodzie wymuszonej konwekcji. Olej chłodzący transformatora w zbiorniku jest zmuszany do poruszania się w ruchu okrężnym lub w zamkniętej ścieżce przez wydajną pompę olejową. Poruszający się olej, gdy przepływa nad uzwojeniem transformatora, pochłania ciepło i na podstawie zasady wymuszonej konwekcji, im wyższa prędkość oleju, tym więcej ciepła zostanie usunięte.
Olej, po absorpcji ciepła z uzwojenia transformatora, przekazuje je do korpusu zbiornika, stosując tę samą zasadę wymuszonej konwekcji. Korpus zbiornika transformatora jest specjalnie zaprojektowany z żeber, aby ułatwić transfer ciepła do i z korpusu zbiornika.
Ciepło, po przekazaniu do zbiornika transformatora, jest ponownie przekazywane do otoczenia za pomocą metody wymuszonej konwekcji. Wentylator chłodzący transformatora jest używany do wymuszania przepływu powietrza nad korpusem i żebrami chłodzącymi zbiornika transformatora, usuwając tym samym całe ciepło. Ta sama zasada, że im większy przepływ powietrza, tym więcej zostanie usunięte ciepła, ma tu zastosowanie.
Dzięki obecności podwójnego mechanizmu chłodzenia dla pojedynczego transformatora, ciepło usuwane w tych metodach jest wyższe niż w poprzednich dwóch transformatorach olejowych. Ta metoda jest stosowana we wszystkich typach transformatorów przemysłowych, gdzie produkowane ciepło jest zawsze wystarczająco wysokie, aby spowodować poważne pożary i wybuchy, jeśli cały transformator nie będzie prawidłowo schłodzony.
3.4. Wymuszone chłodzenie wodą w wymuszonej wodzie (OFWF)
Czwarty i najbardziej zaawansowany typ systemu chłodzenia transformatorów olejowych to połączenie metod chłodzenia olejem i wodą. W tej metodzie chłodzenie oleju łączy się z mechanizmem chłodzenia wodą zamiast chłodzenia powietrzem. Ta metoda, podobnie jak wcześniejsze, wykorzystuje zasadę wymuszonej konwekcji do transferu ciepła z uzwojenia do atmosfery zewnętrznej.
Na początku ciepło generowane w uzwojeniu transformatora jest wchłaniane przez olej zgodnie z zasadą wymuszonej konwekcji. Olej jest zmuszany do poruszania się w zbiorniku transformatora przez dużą pompę olejową. Im szybciej porusza się olej, tym więcej i szybciej będzie wchłaniać ciepło z uzwojenia transformatora.
Olej po pochłonięciu ciepła z uzwojenia jest zmuszony do przejścia przez oddzielną, specjalnie zaprojektowaną wymiennik ciepła. W tym wymienniku ciepła używana jest woda oczyszczona przez systemy obróbki wody dejonizowanej jako ciecz przenosząca ciepło, która pochłania całe ciepło z oleju w procesie wymuszonej konwekcji.
Wymiennik ciepła jest zazwyczaj wymiennikiem ciepła typu rura w rurze, w którym gorący olej przemieszcza się w rurach wymiennika, gdzie woda obecna w obudowie otacza rury z olejem. Ciepło przemieszcza się z oleju do rur, do wody, do obudowy i do atmosfery zewnętrznej w procesie wymuszonej konwekcji.
Tego rodzaju system chłodzenia jest stosowany w specjalnie zaprojektowanych transformatorach do konkretnych zastosowań, w których wydajność i niezawodność systemu są priorytetem. Ta metoda oferuje wyższą efektywność i wydajność w chłodzeniu transformatorów, ale wiąże się z wysokimi kosztami konserwacji i eksploatacji. Wymienniki ciepła wymagają regularnej inspekcji i nieprzerwanej konserwacji dla optymalnej wydajności.
Czynniki wpływające na wybór metod chłodzenia
Każdy transformator jest inny, a także obszar jego zastosowania. Istnieją trzy główne czynniki, które wpływają na wybór metod chłodzenia dla każdego transformatora.
Typ i pojemność transformatora
Metoda chłodzenia transformatora zależy w dużej mierze od typu i mocy transformatora. Czy masz transformator typu suchego, czy potrzebujesz transformatora olejowego oraz jakie zdolności regulacji mocy potrzebujesz od swojego transformatora. Im większa regulacja mocy potrzebna od transformatora, tym większy będzie jego rozmiar, większa jego pojemność, a więcej ciepła będzie wytwarzane w uzwojeniu transformatora. Aby usunąć więcej ciepła, transformator potrzebuje odpowiedniego systemu chłodzenia.
Warunki środowiskowe
Drugim ważnym czynnikiem jest warunek środowiskowy, w którym zainstalowany jest twój transformator. Jeśli transformator jest zainstalowany w zimnym środowisku, gdzie temperatura zazwyczaj pozostaje bardzo niska przez cały rok, to ten transformator nie potrzebuje dużego efektywnego systemu chłodzenia. W przeciwnym przypadku, jeśli nawet mały transformator jest zainstalowany w regionie, gdzie temperatura pozostaje wysoka przez cały rok, wtedy ten transformator będzie potrzebował odpowiedniego systemu chłodzenia, aby uniknąć pożaru lub wybuchu.
Ograniczenia budżetowe
Instalacja specyficznego systemu chłodzenia do konkretnego transformatora zwiększa koszty transformatora. Dlatego w dużej mierze zależy to od ograniczeń budżetowych na każdy projekt lub wartości rynkowej konkretnego transformatora, który system chłodzenia transformatora zostanie zainstalowany.
Wnioski
Efektywne chłodzenie transformatora jest kluczowe dla osiągnięcia wysokiej wydajności i niezawodności w działaniu transformatora. W zależności od ciepła wytwarzanego przez uzwojenie transformatora stosuje się system chłodzenia powietrzem lub olejem. Oba systemy mogą być używane w trybie konwekcji swobodnej lub wymuszonej, wszystko zależy od wymagań dotyczących transformatora. Wybór konkretnego systemu chłodzenia transformatora zależy od wielkości transformatora, pojemności, warunków środowiskowych i budżetu. Rozwiązując problemy i przyjmując zaawansowane rozwiązania, niezawodność i wydajność transformatorów można znacznie zwiększyć.
Kontynuacja
Efektywne chłodzenie transformatorów jest kluczowym czynnikiem dla niezawodnej pracy transformatora. W Daelim Transformer oferujemy wysokiej jakości systemy chłodzenia transformatorów wszystkich typów. Możemy dostarczyć transformator o dowolnym rozmiarze, wydajności, mocy i z dowolnym systemem chłodzenia suchym lub mokrym.
W Daelim Transformer przestrzegamy wszystkich krajowych i międzynarodowych standardów produkcji i bezpieczeństwa transformatorów, w tym między innymi ANSI, IEEE, CSA, AS, GOST, IEC, UE i DIN/VDE. Posiadamy w pełni funkcjonalne centra dystrybucji i obiektów oraz silną bazę klientów w USA, Europie, Kanadzie, Australii i innych regionach na całym świecie.
Jeśli masz pytania dotyczące uzwojeń transformatorów, po prostu Skontaktuj się z nami a my poprowadzimy Cię przez ten proces.
English
Polish
German