Máy biến áp cho nhà máy sản xuất: Loại, hướng dẫn định cỡ và lựa chọn

A máy biến áp cho nhà máy sản xuấtlà một trong những thiết bị có xu hướng hoạt động ở chế độ nền-cho đến khi có sự cố. Nó cung cấp điện áp phù hợp cho dây chuyền sản xuất, động cơ, máy CNC, thiết bị hàn, hệ thống HVAC, hệ thống tự động hóa, chiếu sáng và nhiều phụ tải công nghiệp khác.

Đối với một cơ sở sản xuất, việc chọn máy biến áp không chỉ là chọn số kVA từ danh mục. Câu hỏi thực sự là liệu máy biến áp có thể xử lý được cách vận hành thực tế của nhà máy hay không. Sự dao động của tải, động cơ lớn, bộ truyền động-tần số thay đổi, sóng hài, điều kiện môi trường, khả năng mở rộng trong tương lai và độ tin cậy đều cần được xem xét.

Nói cách khác, máy biến áp phải phù hợp với nhà máy chứ không phải ngược lại.

Tại sao các nhà máy sản xuất cần máy biến áp chuyên dụng

Các nhà máy sản xuất thường có yêu cầu về điện cao hơn nhiều so với các tòa nhà thương mại thông thường. Động cơ cảm ứng lớn, máy nén, lò nung, máy hàn, hệ thống rô-bốt, bộ biến tần-và máy móc sản xuất đều có thể đặt tải trọng đáng kể lên mạng điện.

Máy biến áp công nghiệp được lựa chọn phù hợp sẽ chuyển đổi nguồn cung cấp điện áp trung thế{0}}thành điện áp mà thiết bị của nhà máy yêu cầu. Tùy thuộc vào dự án, điện áp đầu vào phổ biến có thể bao gồm11 kV, 13,8 kV, 22 kV, 33 kV hoặc 35 kV, trong khi hệ thống-điện áp thấp có thể hoạt động ở 400 V, 415 V, 480 V hoặc điện áp được chỉ định khác.

Máy biến áp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định điện áp, tổn thất năng lượng, mức độ-ngắn mạch và độ tin cậy tổng thể của hệ thống phân phối điện của nhà máy.

Các loại máy biến áp phổ biến cho nhà máy sản xuất

Không có một thiết kế máy biến áp nào phù hợp cho mọi nhà máy. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc rất nhiều vào cách bố trí nhà máy, công suất, vị trí lắp đặt và loại thiết bị được cấp điện.

Đối với các cơ sở sản xuất lớn hơn,máy biến áp điện ngâm dầuthường là lựa chọn thực tế, đặc biệt khi máy biến áp được lắp đặt ngoài trời và có công suất yêu cầu cao. Dầu cung cấp khả năng truyền nhiệt hiệu quả và đã được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng năng lượng công nghiệp trong nhiều thập kỷ.

Tuy nhiên, đối với các nhà máy trong nhà,máy biến áp loại khôcó thể phù hợp hơn. Không cần quản lý dầu cách điện và các thiết kế bằng nhựa đúc-có thể hoạt động tốt trong những môi trường mà vấn đề an toàn cháy nổ, độ ẩm hoặc khả năng tiếp cận bảo trì bị hạn chế là điều đáng lo ngại.

Cách xác định kích thước máy biến áp cho nhà máy sản xuất

Việc xác định kích thước máy biến áp nên bắt đầu từ nhu cầu điện thực tế của nhà máy. Chỉ cần thêm xếp hạng trên bảng tên của mỗi máy có thể dễ dàng dẫn đến máy biến áp quá khổ.

Điểm khởi đầu cơ bản là:

Công suất máy biến áp yêu cầu ≈ Tải nhu cầu tối đa ÷ Hệ số tải mục tiêu

Đối với hệ thống ba{0}}pha, công suất biểu kiến ​​có thể được ước tính bằng cách sử dụng:

kVA=√3 × Điện áp × Dòng điện ÷ 1.000

Nhưng đó chỉ là điểm khởi đầu. Các ứng dụng công nghiệp thường yêu cầu xem xét kỹ hơn về dòng điện khởi động-động cơ, hệ số công suất, tải hài, hoạt động đồng thời của máy, thiết bị dự phòng và khả năng mở rộng sản xuất dự kiến.

Ví dụ: giả sử một nhà máy có nhu cầu tối đa được tính toán là khoảng 1.600 kVA. Việc lắp đặt máy biến áp 1.600 kVA nghe có vẻ hợp lý nhưng có thể không còn nhiều dư địa cho sự phát triển trong tương lai. Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động, mộtMáy biến áp 2.000 kVAhoặc bố trí nhiều{0}}máy biến áp có thể phù hợp hơn.

Đồng thời, lớn hơn không tự động tốt hơn. Máy biến áp quá khổ có thể làm tăng chi phí đầu tư ban đầu và có thể hoạt động không hiệu quả ở mức tải rất thấp.

Kết hợp máy biến áp với thiết bị sản xuất

Các loại thiết bị sản xuất khác nhau gây ra những áp lực khác nhau lên hệ thống điện.

Động cơ lớn có thể tạo ra sụt áp đáng kể trong quá trình khởi động. Bộ truyền động-tần số biến thiên và các thiết bị điện tử công suất khác có thể tạo ra dòng điện hài. Máy hàn có thể tạo ra tải thay đổi nhanh chóng, trong khi máy CNC, robot và hệ thống điều khiển tự động có thể nhạy cảm hơn với nhiễu điện áp.

Đây là lý do tại sao thiết bị kết nối với máy biến áp cũng quan trọng như tổng kVA.

Nếu một nhà máy chứa một lượng lớn tải phi tuyến, các kỹ sư có thể cần phải xem xétkhả năng chịu được sóng hài (muốn tìm hiểu về Máy biến áp điều hòa sóng hài), yêu cầu về hệ số K-(nhấp để tìm hiểu về Máy biến áp định mức K-), dòng điện trung tính và chất lượng điện năng tổng thể. Trong một số trường hợp, sử dụng máy biến áp chuyên dụng cho một số thiết bị nhất định là phương pháp hợp lý.

Ví dụ, máy móc sản xuất nặng có thể được tách ra khỏi hệ thống điều khiển nhạy cảm hoặc thiết bị chính xác. Điều này có thể giúp giảm nhiễu điện và cung cấp nguồn điện sạch hơn cho các tải nhạy cảm hơn.

Máy biến áp loại dầu{0}}ngâm so với khô-

Việc lựa chọn giữa máy biến áp ngâm-dầu và máy biến áp loại khô{1}}thường phụ thuộc vào môi trường, công suất, yêu cầu an toàn và cách bố trí lắp đặt của dự án.

Máy biến áp ngâm dầu-thường được sử dụng cho các trạm biến áp lớn ngoài trời và phân phối điện công nghiệp có công suất-cao hơn. Chúng cung cấp khả năng làm mát hiệu quả và có sẵn cho nhiều ứng dụng điện áp trung bình- và cao-.

Máy biến áp loại khôthường được ưu tiên khi máy biến áp cần được lắp đặt bên trong nhà xưởng. Chúng loại bỏ sự cần thiết của dầu biến thế và có thể đặc biệt hấp dẫn khi các yêu cầu về an toàn cháy nổ và lắp đặt trong nhà là quan trọng.

Máy biến áp nhựa-đúccũng có thể hoạt động tốt trong môi trường có độ ẩm hoặc ô nhiễm là mối lo ngại.

Không có người chiến thắng chung ở đây. Một máy biến áp hoạt động hoàn hảo cho nhà máy này có thể không phải là giải pháp phù hợp cho nhà máy khác.

Hiệu suất máy biến áp và tổn thất năng lượng

Các nhà máy sản xuất thường hoạt động trong nhiều giờ và một số cơ sở hoạt động liên tục. Điều đó có nghĩa là ngay cả những tổn hao máy biến áp tương đối nhỏ cũng có thể tăng lên trong suốt thời gian sử dụng của thiết bị.

Tổn thất máy biến ápthường được chia thànhkhông-tổn thất tảiVàtổn thất tải. Không-tổn thất tải xảy ra bất cứ khi nào máy biến áp được cấp điện, trong khi tổn thất tải tăng lên khi máy biến áp mang nhiều dòng điện hơn.

Đối với một nhà máy hoạt động 24 giờ một ngày, việc chọn máy biến áp có đặc tính tổn thất phù hợp có thể có tác động rõ rệt đến-chi phí năng lượng lâu dài.

Vì vậy, khi so sánh máy biến áp, việc xem xét xa hơn giá mua là điều hợp lý. Khoản đầu tư ban đầu cao hơn một chút có thể đáng giá nếu máy biến áp mang lại hiệu suất tốt hơn và tổn thất vận hành thấp hơn trong nhiều năm.

Độ tin cậy và vấn đề dự phòng

Đối với một nhà máy sản xuất, sự cố về điện có thể có ý nghĩa lớn hơn nhiều so với việc một tòa nhà tối tăm. Sự cố mất điện có thể khiến dây chuyền sản xuất ngừng hoạt động, làm gián đoạn các quy trình tự động, làm hỏng công việc-đang-đang thực hiện và có thể dẫn đến tổn thất tài chính đáng kể.

Đó là lý do tại sao các cơ sở lớn hơn thường sử dụng nhiều hơn một máy biến áp.

Ví dụ: các máy biến áp khác nhau có thể cung cấp năng lượng cho các khu vực sản xuất riêng biệt, với-bố trí dây nối thanh cái hoặc công suất dự phòng để tăng thêm tính linh hoạt. Nếu một máy biến áp cần được bảo trì, một phần của thiết bị vẫn có thể hoạt động.

Đối với các quy trình sản xuất đặc biệt quan trọng, hệ thống điện cũng có thể bao gồm máy phát điện, hệ thống UPS, bộ lưu trữ năng lượng pin hoặc nguồn năng lượng tái tạo.

Sự sắp xếp chính xác phụ thuộc vào thời gian ngừng hoạt động mà nhà máy có thể chịu đựng được. Cơ sở sản xuất các bộ phận quan trọng có thể có các yêu cầu dự phòng rất khác so với một xưởng sản xuất có mục đích chung nhỏ hơn.

Điều kiện môi trường tại nhà máy

Không nên bỏ qua môi trường nhà máy.

Cơ sở sản xuất có thể chứa bụi, hơi ẩm, hóa chất, độ rung, nhiệt độ cao hoặc các chất ăn mòn. Những điều kiện này có thể ảnh hưởng đến cách điện, hiệu suất làm mát, vỏ bọc và tuổi thọ sử dụng của máy biến áp.

Khi lắp đặt ngoài trời, máy biến áp cần được bảo vệ phù hợp chống lại thời tiết và truy cập trái phép. Máy biến áp trong nhà cần được thông gió đầy đủ và có đủ khoảng trống xung quanh thiết bị để nhiệt có thể thoát ra ngoài và đội bảo trì có thể làm việc an toàn.

Nếu máy biến áp được lắp đặt gần dây chuyền sản xuất thì môi trường xung quanh phải được xem xét trong giai đoạn thiết kế ban đầu-chứ không phải sau khi thiết bị đã được đặt hàng.

Lựa chọn máy biến áp cho nhà máy sản xuất

Chọn mộtmáy biến áp cho nhà máy sản xuấtcác ứng dụng thực sự là tìm kiếm sự cân bằng phù hợp giữa công suất, độ tin cậy, hiệu quả, an toàn và các yêu cầu trong tương lai.

Tất nhiên, định mức máy biến áp rất quan trọng nhưng nó chỉ là một phần của quyết định. Các kỹ sư cũng nên xem xét mức điện áp, đặc tính tải, khởi động động cơ, hàm lượng sóng hài, môi trường lắp đặt, phương pháp làm mát, yêu cầu dự phòng và kế hoạch mở rộng của nhà máy.

Máy biến áp Giang Tô Yaweicung cấp giải pháp máy biến áp loại-ngâm và khô{1}}trong dầu để phân phối điện công nghiệp, cơ sở sản xuất, dự án năng lượng tái tạo và các ứng dụng đòi hỏi khắt khe khác. Công suất máy biến áp, tỷ số điện áp, trở kháng, phương pháp làm mát, cấu hình vỏ và phụ kiện có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của dự án.

Đối với cơ sở sản xuất mới, thông thường tốt hơn là nên xác định thông số kỹ thuật của máy biến áp cùng với bảng phụ tải điện hoàn chỉnh và thiết kế phân phối. Làm như vậy có thể giúp tránh việc kích thước quá thấp cũng như quá kích thước không cần thiết-và quan trọng hơn là cung cấp cho nhà máy nguồn điện ổn định và đáng tin cậy trong nhiều năm tới.

Liên hệ ngay