U srpnju nas je izvođač u Phoenixu nazvao u vezi s jedinicom suhog tipa od 2000 kVA koja je uključivala temperaturni alarm namota pri opterećenju od 60% od prvog vrućeg tjedna. Transformator je testiran čist. Soba nije: električna kuća u stilu kontejnera s dva otvora od 24 inča, od kojih je jedan zatvoren pjenom protiv pustinjske prašine.
Taj je poziv razlog zašto ovaj članak postoji.Ugradnja suhog transformatorapregledava se zazore, radijus savijanja kabela i seizmička sidra, a gotovo nikada ne pregledava zrak. Zatim se vrata zatvore, jedinica radi, a jedini rashladni medij koji ima, sobni zrak, počinje se zagrijavati.
Evo dijela koji većini kupaca nedostaje: suhi transformator ne dolazi sa sustavom hlađenja koji možete prošetati i pregledati. Dolazi sa sobom.
Zašto instalacija suhog transformatora ne uspijeva u prostoriji, a ne u zavojnici
Jedinica uronjena u ulje gura svoje gubitke u ulje, zatim u radijatore, obično na otvorenom. Atransformator od lijevane smolenema radijator. Namoti su inkapsulirani, kućište se ventilira, a svaki kilovat gubitka baca se u zrak koji prolazi pored jezgre i zavojnica. Taj zrak je hladnjak, a njegova temperatura je jedina varijabla u ocjeni koju tvornica ne može kontrolirati.
IEEE C57.12.01 postavlja osnovu: maksimalni ambijent od 40 stupnjeva, a za dizajn porasta od 150 stupnjeva na izolacijskom sustavu od 220 stupnjeva, prosječni porast namota od 150 K pri nazivnom opterećenju. Pročitajte da je u ugovoru dopuštena temperatura zraka od 40 stupnjeva i porast od 150 K. Promijenite prvi broj i drugi prestaje biti istinit. U prostoriji od 52 stupnja namot je otprilike 12 K topliji pri istoj struji, a najtoplija točka se pomiče prema granici prema kojoj je izolacijski sustav procijenjen. Metoda za stavljanje broja na to je IEEE vodič za temperaturu najtoplijeg mjesta u jedinicama suhog tipa, a testni kod iza svake brojke porasta temperature revidiran je u rujnu 2026.
Oba dokumenta vrijedno je držati uz podnesak:IEEE C57.12.91-2026 ispitni kod za suhe transformatoreiIEEE C57.134-2024 vodič za najtoplije točke. Niti jedan neće odrediti veličinu vaših rešetki za vas, ali oni su osnova koju će svaki recenzent koristiti kada je soba vruća.
Prvi korak: pročitajte gubitke s natpisne pločice, a ne kVA
Broj koji vam je potreban nije 2000 kVA. To je ukupni gubitak u kilovatima pri opterećenju koje zapravo očekujete, a već je na natpisnoj pločici u dva komada. Gubitak praznog hoda je fiksan u trenutku kada je jezgra pod naponom. Gubitak opterećenja varira s kvadratom struje, tako da je pri pola opterećenja četvrtina nazivne vrijednosti.
Uzmimo tipičnu jedinicu od 2000 kVA: 3,1 kW gubitak u praznom hodu i 16,9 kW gubitak u opterećenju pri nazivnoj struji. To je 20,0 kW odbijanja topline pri punom opterećenju, ili oko 68 000 BTU/h, a to je broj koji strojarski inženjer treba.
| Faktor opterećenja | Gubitak opterećenja (kW) | Gubitak u praznom hodu (kW) | Toplina u prostoriju (kW) | Toplina u prostoriju (BTU/h) |
| 0% (pod naponom, bez opterećenja) | 0.0 | 3.1 | 3.1 | 10,600 |
| 50% | 4.2 | 3.1 | 7.3 | 24,900 |
| 75% | 9.5 | 3.1 | 12.6 | 43,000 |
| 100% | 16.9 | 3.1 | 20.0 | 68,200 |
Dvije ispravke prije nego što itko odnese taj stol dobavljaču žaluzina. Prvo, gubitak opterećenja navodi se na referentnoj temperaturi navedenoj u izvješću o ispitivanju, obično 75 stupnjeva ili 85 stupnjeva; pri stvarnoj radnoj temperaturi otpor namota je veći, a gubitak također, pa prema slici s natpisnom pločicom postupajte kao prema podu. Drugo, soba ne vidi samo transformator. Srednjenaponski razvodni uređaji, sabirnice, VFD linije i rasvjeta odbijaju toplinu u isti volumen, a u postavu obično dodajemo 5 do 15 kW za susjede prije nego što predamo broj HVAC izvođaču.
Drugi korak: Pretvorite kilovate u CFM
Izračun protoka zraka jedna je linija aritmetike. U imperijalnim jedinicama, BTU/h jednako je 1,08 puta CFM puta porast temperature zraka u stupnjevima F, tako da je CFM jednako 3160 puta kW podijeljeno s porastom stupnja F. U metričkim jedinicama, kubični metri u sekundi jednaki su kW podijeljeno s 1,206 puta porastom u K. To je cijeliventilacija transformatorske prostorijedimenzioniranje, i potrebno je pet minuta nakon što dobijete brojku gubitka.
Za jedinicu od 20 kW, povećanje prostorije od 10 stupnjeva F (5,6 K) treba oko 6320 CFM, povećanje od 15 stupnjeva F potrebno je 4210 CFM, a povećanje od 20 stupnjeva F potrebno je 3160 CFM. Koji ćete koristiti ovisi o projektiranoj vanjskoj temperaturi, a ne po želji. Ako zrak dolazi ravno izvana, porast koji si možete priuštiti je 40 stupnjeva minus dizajn ambijenta. Dan dizajna Phoenixa na 43 stupnja ne ostavlja ništa: prostorija samo s vanjskim zrakom ne može uopće izdržati bazu od 40 stupnjeva, zbog čega pustinjska mjesta ili dodaju mehaničko hlađenje ili prihvaćaju dokumentirano smanjenje. Mjesto u Ohiju s dizajnom ambijenta od 32 stupnja ima 8 K za rad i može ostati samo na vanjskom zraku.
| Dizanje zraka u prostoriji | Protok zraka za 20 kW (CFM) | Slobodno područje pri 500 fpm (sq ft) | Nominalna površina žaluzina na 45% slobodnog prostora (sq ft) |
| 10 stupnjeva F (5,6 K) | 6,320 | 12.6 | ~28 |
| 15 stupnjeva F (8,3 K) | 4,210 | 8.4 | ~19 |
| 20 stupnjeva F (11,0 K) | 3,160 | 6.3 | ~14 |
Sada detalj koji utapa većinu soba. Žaluzine se prodaju prema nominalnim veličinama, ali zrak se kreće samo kroz njihovu slobodnu površinu, obično 45 do 50% nominalne veličine. Dva otvora od 24 x 24 inča daju 8 sq ft nominalno i oko 3,6 sq ft slobodno, što pri 500 fpm prelazi 1800 CFM. Soba Phoenix u uvodnom odlomku trebala je 6320 CFM i imala je otprilike trećinu potrebne slobodne površine. Transformator nikad nije bio problem.
Ista logika vrijedi i za reljefni put. Zrak koji ulazi mora izaći, kroz otvor najmanje iste slobodne površine, na suprotnoj strani prostorije, s visokim i niskim putem kako bi vrući sloj na stropu mogao izaći. Udubljenja vrata i kabelski prodori nisu put za rasterećenje, a nije ni zatvorena protupožarna zaklopka.
Pozicija koda je namjerno beskorisna po ovom pitanju. Odjeljak 450.9NFPA 70 Nacionalni električni kodekszahtijeva ventilaciju primjerenu za hlađenje transformatora, i tu se zaustavlja, bez CFM i porasta temperature. To nije propust: adekvatnost ovisi o gubicima, projektiranom ambijentu i prostoriji, pa upravo zato broj mora potjecati iz projekta, a ne iz šifrarnika.
Ventilatorsko hlađenje dodaje kapacitet i dodaje toplinu
Mnogi kupci plaćaju ocjenu za hlađenje ventilatorom jer izgleda kao slobodan kapacitet: ista jezgra, 2000 kVA osnovno i 2500 kVA s uključenim ventilatorima. Soba to plaća. Gubitak opterećenja se mjeri s kvadratom struje, tako da kod snage ventilatora gubitak opterećenja ide od 16,9 kW do oko 26,4 kW, a motori ventilatora dodaju otprilike 1,5 kW. Odbijanje topline penje se s 20 kW na oko 31 kW, povećanje od 55% u protoku zraka za 25% više kVA. Ako je ventilacija dimenzionirana za osnovnu vrijednost, dan kad ventilatori počnu je dan kada se soba pregrije.
Harmonijsko opterećenje se ponaša na isti način. Nesinusoidalna struja povećava vrtložne gubitke u namotaju znatno iznad vrijednosti od 60 Hz, a jedinica s oznakom K ili smanjenom snagom i dalje odbija tu dodatnu toplinu u istu prostoriju. Gdje transformator dijeli prostor s postavama VFD-a, pogoni su često veći izvor topline od transformatora pri djelomičnom opterećenju i nitko ih ne uključuje u izračun žaluzina.
Što izgladnjela soba čini navijanju
Simptomi dolaze predvidljivim redoslijedom. Senzori namota očitavaju više od krivulje tvorničkog ispitivanja pri djelomičnom opterećenju. Stupanj alarma na releju za namatanje počinje klepetati poslijepodne i resetira se preko noći. Tada se jedinica isključuje na dan kada se opterećenje nije promijenilo, jer se promijenila okolina.
Šteta je sporija od alarma. Toplinsko starenje izolacije otprilike se udvostručuje za svakih 6 do 8 K iznad nazivne vruće točke, tako da 12 K dodatne sobne temperature nije problem od 12 K, već problem radnog vijeka. Lijevana smola dodaje još jedan način kvara: toplinski ciklusi pucaju u kapsulaciju, pukotina postaje mjesto djelomičnog pražnjenja, a djelomično pražnjenje unutar lijevanog namota ne zacjeljuje samo od sebe. Jedinica nastavlja raditi, testovi su sve lošiji i otkazuje u trenutku koji nitko nije izabrao.
Na jednominstalacija suhog transformatorapozvani smo natrag u Teksas, tri jedinice od 1500 kVA dijelile su prostoriju veličine 12 x 6 metara s jednim četvornim metrom žaluzine. Do trećeg ljeta jedinice su držane na otprilike 80% nazivne pločice vlastitom zaštitom od namotaja. Popravak nije bio novi transformator. Bilo je to 14 četvornih stopa dodatne slobodne površine i prigušnica, postavljena u dva dana.
Što staviti u specifikaciju
Ako pišete specifikaciju ili pregledavate podnesak, ovih šest stavki rješava zračnu stranu prije izgradnje jedinice:
• Gubici pri očekivanom opterećenju, ne samo na natpisnoj pločici: prazni hod i gubitak opterećenja iz ponude, s navedenom referentnom temperaturom.
• Dizajnirajte ambijent unutar sobe, preuzeto iz lokalnog dizajna suhe sijalice, plus bilo koji solarni dobitak kroz krov.
• Hoće li se koristiti ocjena obožavatelja, i ako je tako, veći gubitak koji dolazi s tim.
• Uspon ciljne sobe, obično 5 do 8 K, što postavlja CFM.
• Područje bez žaluzina, u kvadratnim stopama, nije nominalna veličina, s reljefnom putanjom prikazanom na crtežu.
• Alarm za temperaturu namota i postavke okidanja, upisano u list za puštanje u rad pa prvo ljeto nije iznenađenje.
Ventilacija transformatorske sobedimenzioniranje pripada kompletu električnih crteža, pored rasporeda transformatora, ne samo strojarskom setu gdje ga izvođač radova nikada neće tražiti. Naša tvornica u Jiangsuu ima 120.000 kvadratnih metara proizvodnog prostora s više od 180 kompleta glavne opreme i 37 patenata, a svaka ponuda suhog tipa ostavlja podatke o gubicima po točki opterećenja, jer je to ulaz koji je potreban dizajnu prostorije. Kao Eatonov partner u zajedničkom pothvatu od 2023., također sjedimo unutar sjevernoameričkih pregleda podnesaka dovoljno često da znamo koje je pitanje prvo.
Rijetko je impedancija. Kada nam izvođač iz SAD-a pošalje RFQ za atransformator od lijevane smole, naši su inženjeri naučili tražiti nacrt prostorije prije nego što zatraže raspon slavine, jer jedinica od 2.000 kVA u premaloj prostoriji je jedinica od 1.600 kVA s priloženim zahtjevom za jamstvo.
Naručite zrak s jedinicom
Ugradnja suhog transformatoraje posao u dvije discipline koji se obično iznajmljuje kao jedan ugovor, a pregledava se kao nijedan. Električni paket podrazumijeva da je prostorija ventilirana, mehanički paket pretpostavlja da je transformator hlađen zrakom i samim tim tuđi problem, a vlasnik to saznaje u srpnju.
Popravak ne košta gotovo ništa u fazi projektiranja, a mnogo kasnije. Uz sljedeći upit pošaljite dimenzije sobe i dizajn ambijentaryan-transformers.com, a mi ćemo vratiti tablicu gubitaka, brojku protoka zraka i područje žaluzina s ponudom, tako da izvođač radova određuje veličinu prema stvarnim brojevima umjesto prema pločici s nazivom.
O autoru
Ovaj je članak napisao inženjerski tim Ryan Electrica, proizvođača transformatora u Jiangsuu, Kina, koji gradi UL, cULus, CSA i IEC certificirane suhe tipove i transformatore uronjene u ulje za komunalne usluge, podatkovne centre i industrijske projekte diljem Sjeverne Amerike, Bliskog istoka, jugoistočne Azije i Afrike.
