У липні підрядник із Фінікса зателефонував нам щодо агрегату сухого типу потужністю 2000 кВА, який спрацьовував аварійним сигналом температури обмотки при навантаженні 60% з першого гарячого тижня. Трансформатор перевірений чистим. Кімната ні: електричний будинок у формі контейнера з двома 24-дюймовими жалюзі, одна з яких ущільнена піною для захисту від пилу пустелі.
Цей виклик є причиною існування цієї статті.Установка сухого трансформатораперевіряється на зазори, радіус вигину кабелю та сейсмічні анкери, і майже ніколи не перевіряється на повітря. Потім двері зачиняються, блок працює, і єдине охолоджуюче середовище, яке в нього є, повітря в приміщенні, починає нагріватися.
Ось те, що пропускає більшість покупців: сухий трансформатор не постачається з системою охолодження, яку можна обійти й оглянути. До послуг гостей кімната.
Чому установка сухого трансформатора виходить з ладу в кімнаті, а не в котушці
Занурений в масло агрегат передає свої втрати в масло, а потім в радіатори, зазвичай на відкритому повітрі. Атрансформатор з литої смолинемає радіатора. Обмотки герметизуються, корпус вентилюється, і кожен кіловат втрати скидається в повітря, що рухається повз сердечник і котушки. Це повітря є радіатором, а його температура є єдиною змінною в рейтингу, яку завод не може контролювати.
IEEE C57.12.01 встановлює основу: максимальна температура навколишнього середовища 40 градусів, а для дизайну підйому на 150 градусів на системі ізоляції на 220 градусів середнє підвищення обмотки становить 150 К при номінальному навантаженні. Прочитайте, що в контракті допускається температура повітря в 40 градусів і підйом 150 К. Змініть перше число, і друге перестане бути істинним. У кімнаті з температурою 52 градуси обмотка нагрівається приблизно на 12 К вище за того самого струму, а найгарячіша точка рухається до межі, за якою оцінювалася система ізоляції. Метод визначення числа — це посібник IEEE щодо температури найгарячішої точки в блоках сухого типу, а тестовий код, що стоїть за кожною цифрою підвищення температури, було переглянуто у вересні 2026 року.
Обидва документи варто зберігати біля подання:Тестовий код IEEE C57.12.91-2026 для сухих трансформаторівіIEEE C57.134-2024 путівник з найгарячіших точок. Жодна з них не підбере для вас розмір жалюзі, але вони є основою, яку використовуватиме будь-який рецензент, коли в кімнаті стає жарко.
Крок перший: читайте втрати з паспортної таблички, а не кВА
Кількість, яка вам потрібна, це не 2000 кВА. Це загальна втрата в кіловатах при фактичному навантаженні, яке ви фактично очікуєте, і воно вже є на паспортній табличці у двох частинах. Втрати холостого ходу фіксуються в момент подачі напруги на сердечник. Втрати навантаження змінюються залежно від квадрата струму, тому при половинному навантаженні вони становлять чверть номінального значення.
Візьмемо типовий блок потужністю 2000 кВА: втрати холостого ходу 3,1 кВт і втрати навантаження 16,9 кВт при номінальному струмі. Це становить 20,0 кВт відведення тепла при повному навантаженні, або близько 68 000 BTU/год, і це число, яке потрібно інженеру-механіку.
| Коефіцієнт навантаження | Втрата навантаження (кВт) | Втрати холостого ходу (кВт) | Тепло в кімнату (кВт) | Тепло до кімнати (БТЕ/год) |
| 0% (під напругою, без навантаження) | 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 |
Два виправлення, перш ніж хтось віднесе цей стіл до постачальника жалюзі. По-перше, втрата навантаження вказується при еталонній температурі, зазначеній у звіті про випробування, зазвичай 75 або 85 градусів; при реальній робочій температурі опір обмотки вищий, а також втрати також, тому ставтеся до цифри на табличці як до підлоги. По-друге, кімната бачить не тільки трансформатор. Розподільні пристрої середньої напруги, шини, лінійки VFD та освітлення відводять тепло в той самий об’єм, і в лінійці ми зазвичай додаємо від 5 до 15 кВт для сусідів, перш ніж передати номер підряднику HVAC.
Крок другий: конвертуйте кіловати в CFM
Розрахунок повітряного потоку — це один рядок арифметики. В імперських одиницях BTU/год дорівнює 1,08 CFM, помноженому на підвищення температури повітря в градусах F, тому CFM дорівнює 3160 кВт, поділеним на підвищення в градусах F. У метричній системі кубічні метри за секунду дорівнюють кВт, поділеному на 1,206 помноженого підвищення в K. Це всевентиляція трансформаторного приміщеннярозміру, і це займає п’ять хвилин, коли ви отримаєте цифру втрати.
Для агрегату 20 кВт підйом кімнати на 10 градусів F (5,6 K) потребує приблизно 6320 CFM, підйом на 15 F потребує 4210 CFM, а підйом на 20 F потребує 3160 CFM. Який із них можна використовувати, залежить від розрахункової зовнішньої температури, а не від уподобань. Якщо повітря надходить прямо ззовні, підйом, який ви можете собі дозволити, становить 40 градусів мінус проектна навколишня температура. Проектний день Phoenix при температурі 43 градуси нічого не залишає: кімната лише з повітрям на відкритому повітрі взагалі не може витримувати базову температуру в 40 градусів, тому пустельні ділянки або додають механічне охолодження, або приймають документально підтверджене зниження номінальних характеристик. Сайт в Огайо з температурою навколишнього середовища 32 градуси має 8 K для роботи і може працювати лише на відкритому повітрі.
| Підйом повітря в кімнаті | Потік повітря для 20 кВт (CFM) | Вільна зона при 500 футів на хвилину (кв. футів) | Номінальна площа жалюзі при вільному 45% (кв. футів) |
| 10 градусів F (5,6 K) | 6,320 | 12.6 | ~28 |
| 15 градусів F (8,3 K) | 4,210 | 8.4 | ~19 |
| 20 градусів F (11,0 K) | 3,160 | 6.3 | ~14 |
Тепер деталь, яка занурює більшість кімнат. Жалюзі продаються за номінальним розміром, але повітря рухається лише через їх вільну площу, як правило, від 45 до 50% від номінального. Дві жалюзі розміром 24 на 24 дюйми дають номінальну площу 8 кв. футів і близько 3,6 кв. футів вільної площі, що при 500 футах на хвилину пропускає 1800 кубічних футів на хвилину. Кімната «Фенікс» у першому абзаці потребувала 6320 CFM і мала приблизно третину необхідної вільної площі. Трансформатор ніколи не був проблемою.
Така ж логіка стосується рельєфної доріжки. Повітря, що надходить, має виходити через отвір принаймні такої ж вільної площі на протилежному боці кімнати, як високим, так і низьким шляхом, щоб гарячий шар на стелі міг вийти. Вирізи дверей і кабельні проходки не є розвантажувальним шляхом, закрита протипожежна заслінка також не є.
Позиція коду навмисно некорисна з цього приводу. Пунктом 450.9 стНаціональний електротехнічний кодекс NFPA 70вимагає вентиляції, достатньої для охолодження трансформатора, і на цьому зупиняється, без CFM і без підвищення температури. Це не помилка: відповідність залежить від втрат, дизайну навколишнього середовища та приміщення, саме тому номер має виходити з проекту, а не з кодової книги.
Охолодження вентилятором збільшує потужність і тепло
Багато покупців платять за рейтинг вентилятора, тому що він виглядає як вільна потужність: те саме ядро, базова потужність 2000 кВА та 2500 кВА з вентиляторами. Номер платить за це. Втрати навантаження змінюються з квадратом струму, тому при потужності вентилятора втрати навантаження змінюються від 16,9 кВт до приблизно 26,4 кВт, а двигуни вентиляторів додають приблизно 1,5 кВт. Відведення тепла зростає з 20 кВт приблизно до 31 кВт, збільшення потоку повітря на 55% для збільшення на 25% кВА. Якщо розмір вентиляції відповідав базовому номіналу, день, коли вентилятори запускаються, є днем перегріву приміщення.
Гармонійне навантаження поводиться так само. Несинусоїдальний струм підвищує вихрові втрати в обмотці, що перевищують значення 60 Гц, і блок із номінальним значенням К або зі зниженими номінальними характеристиками все одно відводить це додаткове тепло в ту саму кімнату. Там, де трансформатор розділяє простір з моделями VFD, приводи часто є більшим джерелом тепла, ніж трансформатор при частковому навантаженні, і ніхто не включає їх у розрахунок жалюзі.
Що голодна кімната робить із намотуванням
Симптоми з’являються в передбачуваному порядку. Датчики обмотки показують вище, ніж заводська випробувальна крива при частковому навантаженні. Ступінь тривоги на обмоточному реле починає стукотіти вдень і скидається протягом ночі. Потім пристрій вимикається в день, коли навантаження не змінилося, оскільки навколишнє середовище змінилося.
Пошкодження повільніше, ніж тривога. Теплове старіння ізоляції приблизно подвоюється на кожні 6-8 K вище номінальної гарячої точки, тому 12 K додаткової кімнатної температури не є проблемою 12 K, це проблема терміну служби. Лита смола додає ще один тип несправності: термічний цикл розриває капсулу, тріщина стає місцем часткового розряду, а частковий розряд всередині литої обмотки не загоюється сам по собі. Пристрій продовжує працювати, тести стають все гіршими, і виходить з ладу в момент, який ніхто не вибирав.
На одномуустановка сухого трансформаторанас викликали в Техас, три блоки потужністю 1500 кВА ділили кімнату розміром 12 на 6 метрів з одним квадратним метром жалюзі. До третього літа блоки утримувалися приблизно на 80% від паспортної таблички завдяки власному захисту від обмоток. Виправленням не був новий трансформатор. Це було 14 квадратних футів додаткової вільної площі та запобіжний клапан, встановлений за два дні.
Що вказати в специфікації
Якщо ви пишете специфікацію або переглядаєте подання, ці шість пунктів вирішують повітряну сторону до того, як пристрій буде побудовано:
• Втрати при очікуваному навантаженні, а не лише на паспортній табличці: холостого ходу та втрати навантаження згідно з пропозицією із зазначенням контрольної температури.
• Дизайн інтер'єру всередині приміщення, взяті з місцевої конструкції сухої лампи, плюс будь-яке сонячне випромінювання через дах.
• Чи використовуватиметься рейтинг шанувальників, і якщо так, то вища цифра втрат, яка пов’язана з цим.
• Підйом цільової кімнати, зазвичай від 5 до 8 K, що встановлює CFM.
• Вільна зона жалюзі, у квадратних футах, не номінальний розмір, із рельєфною траєкторією, зображеною на кресленні.
• Сигналізація температури обмотки та параметри відключення, вписані в лист введення в експлуатацію, тому перше літо не дивує.
Вентиляція трансформаторного приміщенняРозміри належать до комплекту електричних креслень, поруч із графіком трансформатора, а не лише до механічного набору, де підрядник з електрики ніколи не шукатиме його. Наша фабрика в Цзянсу має 120 000 квадратних метрів виробничих площ із більш ніж 180 наборами основного обладнання та 37 патентами, і кожна пропозиція сухого типу містить дані про втрати на точку навантаження, оскільки це вхідні дані, необхідні для дизайну приміщення. Як партнер Eaton у спільному підприємстві з 2023 року, ми також достатньо часто перевіряємо заявки на Північноамериканські проекти, щоб знати, яке запитання постає першим.
Рідко імпеданс. Коли американський підрядник надсилає нам запит пропозицій на aтрансформатор з литої смоли, наші інженери навчилися запитувати креслення приміщення, перш ніж запитувати діапазон кранів, тому що блок потужністю 2000 кВА в малогабаритному приміщенні — це блок потужністю 1600 кВА з доданою гарантійною претензією.
Замовляйте повітря разом з блоком
Установка сухого трансформатора— це робота з двох дисциплін, яка зазвичай укладається як один контракт і розглядається як жодна. Електричний пакет передбачає, що кімната провітрюється, механічний пакет передбачає, що трансформатор має повітряне охолодження, а отже, чиясь проблема, і власник дізнається про це в липні.
Виправлення майже нічого не коштує на етапі проектування та дуже дорого після. Надішліть розміри кімнати та дизайн навколишнього середовища з вашим наступним запитомryan-transformers.com, і ми повернемо таблицю втрат, показник повітряного потоку та площу жалюзі разом із пропозицією, тому підрядник із механічних робіт порівнює розміри з реальними цифрами, а не з паспортною табличкою.
Про автора
Цю статтю написала команда інженерів компанії Ryan Electric, виробника трансформаторів у Цзянсу, Китай, яка створює трансформатори сухого типу та масляні трансформатори, сертифіковані UL, cULus, CSA та IEC, для комунальних підприємств, центрів обробки даних та промислових проектів у Північній Америці, на Близькому Сході, у Південно-Східній Азії та Африці.
