cácsự tăng nhiệt độ của máy biến áp-loại khôlà một trong những chi tiết kỹ thuật có thể trông đơn giản trên biểu dữ liệu nhưng thực tế cho bạn biết khá nhiều điều về cách máy biến áp sẽ hoạt động trong vận hành thực tế.

Bất cứ khi nào máy biến áp được cấp điện, nó sẽ tạo ra nhiệt. Một số đến từ lõi từ, trong khi nhiệt lượng thường được tạo ra trong cuộn dây nhiều hơn khi tải tăng lên. Sức nóng đó phải thoát ra ngoài. Nếu nó vẫn bị kẹt bên trong máy biến áp, nhiệt độ sẽ tăng lên, lớp cách điện già đi nhanh hơn và độ tin cậy có thể bị ảnh hưởng theo thời gian.

Về mặt cơ bản:

Nhiệt độ tăng=Nhiệt độ máy biến áp − Nhiệt độ môi trường

Vì vậy, nếu không khí xung quanh là 40 độ và nhiệt độ cuộn dây trung bình đạt 140 độ thì mức tăng nhiệt độ cuộn dây là 100 K.

Máy biến áp loại-khô được làm mát bằngkhông khí thay vìhơn dầu cách điện. Điều đó làm cho luồng không khí, thông gió, kết cấu cuộn dây, vật liệu cách nhiệt và ống dẫn làm mát trở nên đặc biệt quan trọng. Trong thực tế, bản thân máy biến áp và phòng lắp đặt nó phải được coi là một hệ thống nhiệt.

Nguyên nhân nào khiến nhiệt độ tăng ở máy biến áp loại{0}}khô?

Có nhiều nguồn nhiệt, nhưngTổn hao lõi và tổn hao cuộn dâylà những cái lớn.

Tổn hao lõi xảy ra bất cứ khi nào máy biến áp được cấp điện. Nó chủ yếu xuất phát từ hiện tượng trễ và dòng điện xoáy trong lõi từ. Không giống như tổn hao cuộn dây, tổn hao này không biến mất khi máy biến áp mang tải nhẹ.

Tổn thất cuộn dây gắn chặt hơn với dòng điện tải. Thành phần điện trở thường được biểu diễn dưới dạng:

P = I²R

Điều này đáng được chú ý vì dòng điện là bình phương. Nếu dòng điện tăng, nhiệt độ cuộn dây có thể tăng nhanh hơn nhiều so với bạn mong đợi.Ví dụ, ở mức 80% dòng điện định mức, thành phần I2R của tổn hao cuộn dây xấp xỉ 64% giá trị ở dòng điện định mức, giả sử các điều kiện khác vẫn tương tự.

Ngoài ra còn cóđi lạc và tổn thất bổ sung. Thông lượng rò rỉ có thể tạo ra dòng điện trong các bộ phận kết cấu kim loại, tạo ra nhiệt cục bộ. Dòng điện hài cũng có thể làm cho tình hình trở nên phức tạp hơn. Các thiết bị như hệ thống UPS, bộ truyền động-tần số biến thiên, bộ biến tần năng lượng mặt trời, bộ sạc xe điện và các tải điện-điện tử khác có thể tạo ra sóng hài và làm tăng nhiệt độ máy biến áp.

Vì vậy, nhiệt độ cuối cùng về cơ bản là một sự cân bằng:máy biến áp tạo ra bao nhiêu nhiệt so với lượng nhiệt mà nó có thể thoát ra.

Nhiệt độ môi trường xung quanh cũng quan trọng. Máy biến áp hoạt động trong phòng điện nóng có biên nhiệt ít hơn so với máy biến áp tương tự được lắp đặt trong không gian mát hơn,{1}}thông gió tốt.

Độ tăng nhiệt độ của máy biến áp loại không{0}}khô nhựa-

Máy biến áp loại không{0}}khô nhựa{1}} sử dụng hệ thống cách điện không phụ thuộc vào việc đóng gói hoàn toàn nhựa epoxy. Tùy thuộc vào thiết kế, cuộn dây có thể sử dụng vecni, sợi thủy tinh, Nomex, vật liệu cách nhiệt không khí hoặc các vật liệu cách điện rắn khác.

Vì không có lớp nhựa đúc dày xung quanh cuộn dây nên luồng không khí có thể đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Thiết kế cần cung cấp đủ không gian để nhiệt di chuyển ra khỏi các bộ phận hoạt động mà không tạo ra hiện tượng tắc nghẽn nhiệt không cần thiết.

Bề mặt tản nhiệt của máy biến áp loại không khô nhựa-

cácbề mặt tản nhiệt của máy biến áp loại không{0}}khô nhựa{1}}về cơ bản là diện tích có thể truyền nhiệt vào không khí xung quanh.

Nhiệt sinh ra trong lõi và cuộn dây phải truyền qua các bộ phận cách nhiệt và kết cấu trước khi truyền vào không khí. Một thiết kế tản nhiệt tốt giúp lượng nhiệt này truyền trực tiếp ra khỏi máy biến áp một cách hợp lý.

Hình học cuộn dâyvấn đề ở đây. Các kênh không khí hướng tâm và hướng trục có thể giúp không khí mát hơn đi vào phần dưới của máy biến áp trong khi không khí ấm hơn bay lên và thoát ra khỏi phần trên. Ở các máy biến áp làm mát tự nhiên, quá trình tuần hoàn này diễn ra chủ yếu thông quasự đối lưu.

Nghe có vẻ đơn giản nhưng việc cài đặt có thể dễ dàng gặp trở ngại.

Nếu máy biến áp được lắp đặt quá gần tường, lỗ thông gió bị chặn hoặc phòng điện lưu thông không khí kém thì nhiệt độ vận hành thực tế có thể cao hơn nhiều so với dự kiến.

Đối với các thiết bị lớn hơn, có thể sử dụng-làm mát không khí cưỡng bức để tăng luồng không khí và cung cấp thêm công suất. Nhưng chỉ đặt một chiếc quạt bên cạnh máy biến áp là chưa đủ. Không khí cần đi đến các đường dẫn làm mát dự định bên trong máy biến áp.

Tải nhiệt của máy biến áp loại không{0}}khô nhựa{1}}

cáctải nhiệt của máy biến áp loại không{0}}khô nhựa{1}}chủ yếu liên quan đến tổng tổn thất trong điều kiện vận hành thực tế.

Tổn hao lõi xuất hiện bất cứ khi nào máy biến áp được cấp điện, trong khi tổn hao cuộn dây thay đổi theo tải. Khi dòng điện đạt đến giá trị định mức, độ nóng của cuộn dây tăng lên đáng kể do mối quan hệ I2R.

Bản thân tải được kết nối cũng đáng được chú ý. Một máy biến áp cung cấp tải tuyến tính đơn giản có thể có cấu hình nhiệt khá dễ đoán. Máy biến áp cấp nguồn cho thiết bị UPS, bộ truyền động-có tốc độ thay đổi, bộ chỉnh lưu hoặc các tải phi tuyến khác có thể là một câu chuyện khác.

Dòng điện hài có thể làm tăng thêm tổn thất và gây thêm nhiệt trong cuộn dây và các bộ phận kim loại. Điều này đặc biệt có liên quan trong các trung tâm dữ liệu, nhà máy công nghiệp, dự án năng lượng tái tạo và lắp đặt sạc xe điện.

Đối với những ứng dụng này, việc lựa chọn máy biến áp không chỉ dựa vào nhãn hiệu kVA. Nội dung sóng hài, đặc tính tải, số giờ hoạt động dự kiến ​​và tốc độ tăng trưởng tải trong tương lai đều có thể cần được xem xét.

Độ tăng nhiệt độ của máy biến áp loại không{0}}khô nhựa-

cácsự tăng nhiệt độ của máy biến áp loại-khô nhựa-được quyết định bởi sự cân bằng giữa sinh nhiệt và tản nhiệt.

Khi máy biến áp được cấp điện lần đầu, nhiệt độ của nó tăng dần. Khi chênh lệch nhiệt độ giữa máy biến áp và không khí xung quanh ngày càng lớn, khả năng tản nhiệt cũng tăng lên. Cuối cùng, máy biến áp đạt đến điều kiện nhiệt tương đối ổn định.

Nhưng nhiệt độ không giống nhau ở mọi nơi.

Lõi, cuộn dây, lớp cách điện, kẹp và các bộ phận kết cấu đều có thể hoạt động ở các nhiệt độ khác nhau. Một số phần của cuộn dây có thể trở nên nóng hơn đáng kể so với nhiệt độ trung bình của cuộn dây. Những khu vực này thường được gọi là điểm nóng.

Sự khác biệt đó rất quan trọng vì sự lão hóa của lớp cách nhiệt bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các khu vực nóng nhất. Việc đo bên ngoài máy biến áp có thể cung cấp thông tin hữu ích trong quá trình bảo trì, nhưng nó không nhất thiết cho bạn biết điều gì đang xảy ra bên trong cuộn dây.

IEC 60076-11 đưa ra các yêu cầu đối với thử nghiệm-độ tăng nhiệt của máy biến áp loại khô. Các giá trị tham chiếu chung bao gồm khoảng80 K đối với cách điện loại B, 100 K đối với loại F và 125 K đối với loại H, tùy thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng và thiết kế máy biến áp.

Sự tăng nhiệt độ của máy biến áp khô nhựa-

Máy biến áp loại khô bằng nhựa, đặc biệt làmáy biến áp nhựa-đúc, sử dụng nhựa epoxy như một phần quan trọng của hệ thống cách điện cuộn dây.

Nhựa cung cấp cách điện và hỗ trợ cơ học đồng thời giúp bảo vệ cuộn dây khỏi độ ẩm, bụi và các chất gây ô nhiễm môi trường khác. Đồng thời, nó trở thành một phần của đường truyền nhiệt-.

Điều đó có nghĩa là tính chất nhiệt của vật liệu nhựa. Cách sắp xếp cuộn dây, kích thước dây dẫn, độ dày nhựa, ống làm mát và tổng tổn thất máy biến áp cũng vậy.

Máy biến áp bằng nhựa đúc-thường được sử dụng trong các tòa nhà thương mại, nhà máy công nghiệp, lắp đặt năng lượng tái tạo, cơ sở hạ tầng giao thông và các ứng dụng khác trong đó việc bảo vệ môi trường và khả năng cách nhiệt đáng tin cậy là quan trọng.

Nhiệt độ tăng của nhựa khô-Loại lõi biến áp

cácsự tăng nhiệt độ của lõi máy biến áp loại-khô bằng nhựachủ yếu đến từtổn thất cốt lõi.

Độ trễ và tổn thất dòng điện xoáy-xảy ra bất cứ khi nào lõi được cấp năng lượng. Mức độ của chúng phụ thuộc vào vật liệu từ tính, tần số hoạt động, mật độ từ thông, độ dày lớp cán và thiết kế lõi tổng thể.

Sử dụng thép điện chất lượng cao và giữ mật độ từ thông trong phạm vi thích hợp có thể giúp giảm tổn thất trong lõi. Nhưng giảm tổn thất chỉ là một phần của công việc. Nhiệt lượng còn lại vẫn cần có đường dẫn tốt ra khỏi máy biến áp.

Từ thông lạc quá mức hoặc thiết kế từ tính kém cũng có thể tạo ra nhiệt cục bộ trong lõi và các thành phần kim loại gần đó. Đây là lý do tại sao thiết kế điện từ và nhiệt cần được xem xét cùng nhau thay vì riêng biệt.

Trong quá trình thử nghiệm mức tăng nhiệt độ tại nhà máy-, máy biến áp được vận hành cho đến khi đạt đến điều kiện nhiệt ổn định. Các kết quả đo được giúp xác nhận rằng nó có thể hoạt động ở điều kiện định mức mà không vượt quá giới hạn quy định.

Nhiệt độ tăng của nhựa khô-Loại cuộn dây máy biến áp

cácsự tăng nhiệt độ của cuộn dây máy biến áp loại khô{0}}nhựalà một trong những vấn đề quan trọng nhất cần cân nhắc về nhiệt trong-thiết kế máy biến áp nhựa đúc.

Dòng điện chạy qua dây dẫn sinh ra nhiệt. Nhiệt lượng đó sau đó phải truyền qua lớp cách nhiệt và nhựa trước khi có thể truyền tới không khí xung quanh.

Kết quả là, kích thước dây dẫn, mật độ dòng điện, cách bố trí cuộn dây, độ dày cách điện, tính chất nhiệt của nhựa, đường làm mát và tổn thất tải đều ảnh hưởng đến nhiệt độ cuộn dây cuối cùng.

Và một lần nữa, nhiệt độ bên trong cuộn dây không hoàn toàn đồng đều. Điểm nóng bên trong có thể nóng hơn đáng kể so với bề mặt bên ngoài của nhựa.

Đây là lý do tại sao nhiệt kế hồng ngoại rất hữu ích trong việc kiểm tra các điều kiện bên ngoài trong quá trình bảo trì, nhưng bản thân nó không thể xác định nhiệt độ-điểm nóng thực tế bên trong.

Điều này càng trở nên quan trọng hơn với những tải trọng đòi hỏi khắt khe. Máy móc công nghiệp, trung tâm dữ liệu, thiết bị năng lượng tái tạo và hệ thống điện tử-điện có thể tạo ra mức tải thay đổi nhanh chóng hoặc tương đối cao. Máy biến áp được chọn cho các ứng dụng này phải được đánh giá dựa trên hồ sơ vận hành thực tế của nó chứ không chỉ dựa trên mức kVA danh nghĩa của nó.

Lớp cách nhiệt và tăng nhiệt độ

Lớp cách nhiệt là một phần quan trọng khác trong bức tranh-tăng nhiệt độ.

Ví dụ, nếu nhiệt độ môi trường xung quanh là 40 độ và mức tăng nhiệt độ quy định là 100 K thì nhiệt độ trung bình cuộn dây sẽ xấp xỉ 140 độ.

Điều đó không có nghĩa là mọi điểm trong cuộn dây đều chính xác là 140 độ. Điểm nóng nội bộ có thể cao hơn.

Lớp cách điện cao hơn mang lại khả năng chịu nhiệt lớn hơn, nhưng không nên hiểu đó là lý do để cố tình vận hành máy biến áp nóng hơn. Việc duy trì nhiệt độ vận hành trong tầm kiểm soát vẫn giúp giảm sự lão hóa của lớp cách nhiệt và mang lại biên nhiệt lớn hơn.

Nhựa so với loại không-Nhựa khô-Loại tăng nhiệt độ máy biến áp

Cả máy biến áp loại khô bằng nhựa và không dùng nhựa- đều có thể mang lại hiệu suất nhiệt đáng tin cậy khi được thiết kế phù hợp.

Không có quy tắc đơn giản nào nói rằng một loại luôn có mức tăng nhiệt độ thấp hơn.

Một máy biến áp không{{1} bằng nhựa được thiết kế tốt có thể tản nhiệt hiệu quả thông qua cấu trúc cuộn dây hở và luồng không khí tốt. Trong khi đó,-máy biến áp bằng nhựa đúc có thể kết hợp khả năng bảo vệ cơ học và môi trường mạnh mẽ với hiệu suất nhiệt tốt khi thiết kế nhựa và cuộn dây của nó được thiết kế phù hợp.

Sự lựa chọn tốt hơn phụ thuộc vào ứng dụng, môi trường lắp đặt, hệ thống cách nhiệt cần thiết, điều kiện tải và thông số kỹ thuật của dự án.

Cách kiểm soát sự tăng nhiệt độ của máy biến áp-loại khô

Ý tưởng cơ bản khá đơn giản:tạo ra ít nhiệt hơn và loại bỏ nhiệt được tạo ra hiệu quả hơn.

Vật liệu lõi có tổn hao thấp, dây dẫn có kích thước phù hợp, cấu trúc cuộn dây được tối ưu hóa và kênh làm mát hiệu quả đều có thể giúp giảm mức tăng nhiệt độ trong giai đoạn thiết kế.

Kích thước máy biến áp chính xác cũng quan trọng. Một máy biến áp hoạt động liên tục ở mức đầy tải hoặc gần đầy tải sẽ đương nhiên chịu ứng suất nhiệt lớn hơn so với máy biến áp có công suất dự phòng.

Môi trường cài đặt cũng quan trọng. Cần có đủ không gian xung quanh máy biến áp để không khí lưu thông và các lỗ thông gió phải thông thoáng. Nếu máy biến áp được lắp đặt bên trong phòng điện thì hệ thống thông gió hoặc điều hòa không khí-của phòng phải tính đến lượng nhiệt tỏa ra từ máy biến áp.

Đối với các máy biến áp được thiết kế để vận hành AN/AF, việc làm mát bằng không khí-bắt buộc có thể cung cấp thêm công suất trong thời gian có nhu cầu cao. Quạt và bộ điều khiển phải được kiểm tra thường xuyên để có thể thực sự có sẵn hệ thống làm mát bổ sung khi cần thiết.

Bảo trì định kỳ có thể ngăn ngừa nhiều vấn đề về nhiệt có thể tránh được. Bụi tích tụ có thể hạn chế luồng không khí, trong khi các kết nối điện lỏng lẻo có thể tạo ra các điểm nóng cục bộ. Khi có tải phi tuyến, việc kiểm tra dòng điện hài cũng có thể giúp xác định các nguồn gây nóng máy biến áp không mong muốn.

Tại sao nhiệt độ tăng lại quan trọng đối với tuổi thọ của máy biến áp

Nhiệt độ có mối quan hệ trực tiếp với sự lão hóa của vật liệu cách nhiệt. Vận hành liên tục ở nhiệt độ quá cao có thể làm tăng tốc độ hư hỏng cách điện và cuối cùng làm giảm tuổi thọ của máy biến áp.

Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ không nên được xem xét riêng lẻ. Lớp cách điện, nhiệt độ môi trường, tải, phương pháp làm mát và thiết kế máy biến áp đều phối hợp với nhau.

Do đó, khi chọn máy biến áp loại khô, tốt hơn hết bạn nên xem xét xa hơn mức điện áp và định mức kVA cơ bản. Các thông số nhiệt quan trọng bao gồm mức tăng nhiệt độ, lớp cách nhiệt, phương pháp làm mát, không-tổn thất tải, tổn thất tải, nhiệt độ môi trường, độ cao lắp đặt, tải hài hòa và cấu hình tải dự kiến.

Phần kết luận

cácsự tăng nhiệt độ của máy biến áp-loại khôlà một phần quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của máy biến áp. Lõi, cuộn dây, tản nhiệt và các tổn thất bổ sung tạo ra nhiệt, trong khi môi trường xây dựng và lắp đặt của máy biến áp xác định mức độ loại bỏ nhiệt hiệu quả.

Vìmáy biến áp loại không khô bằng nhựa-, bề mặt tản nhiệt, luồng không khí và ống dẫn làm mát quanh co đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Vìmáy biến áp loại khô bằng nhựa-, tính chất nhiệt của nhựa và thiết kế của cuộn dây được bọc đều có ý nghĩa như nhau.

Giá trị-tăng nhiệt độ không bao giờ được xem như một con số riêng biệt. Nó có ý nghĩa hơn nhiều khi được xem xét cùng với lớp cách điện, nhiệt độ môi trường, tải máy biến áp, phương pháp làm mát, tổn thất, độ cao và hàm lượng sóng hài.

Đối với các nhà máy công nghiệp, tòa nhà thương mại, dự án năng lượng tái tạo, trung tâm dữ liệu và các ứng dụng đòi hỏi khắt khe khác, việc chọn máy biến áp loại khô có thiết kế nhiệt phù hợp có thể giúp kiểm soát nhiệt độ vận hành, làm chậm quá trình lão hóa lớp cách điện và hỗ trợ hoạt động đáng tin cậy trong suốt thời gian sử dụng của máy biến áp.

Liên hệ ngay