Рассеивание тепла в сухом трансформаторе

1. Основной принцип генерации тепла сухим трансформатором

• Источник тепла: В основном из-за двух типов потерь — потерь в железе (гистерезис + потери на вихревые токи в сердечнике, постоянные во время работы) и потерь в меди (потери I²R в обмотках, увеличиваются с нагрузкой).
• Необходимость отвода тепла: При накоплении тепла температура обмотки превысит предел класса изоляции (например, 180 °C для класса H), что приведет к старению изоляции, короткому замыканию или даже возгоранию (риска взрыва отсутствует, поскольку в сухих трансформаторах нет воспламеняющегося масла).

2. Методы отвода тепла в сухих трансформаторах (классификация по мощности)

• Для трансформаторов малой мощности: соотношение площади поверхности к объему велико, поэтому достаточно естественного охлаждения.
• Для трансформаторов большой мощности: соотношение площади поверхности к объему уменьшается (объем/потери увеличиваются пропорционально кубу размера сердечника; площадь поверхности увеличивается пропорционально квадрату), что требует усиленного охлаждения.

2.1 Сухие трансформаторы малой мощности: естественное воздушное охлаждение (AN)

• Применимая мощность: Обычно ≤100 кВА (например, SGB10-50 кВА, SCB13-100 кВА).
• Принцип охлаждения: Опирается на два естественных механизма теплопередачи:
  1. Радиация: Тепло излучается с поверхности трансформатора (сердечника, обмотки, корпуса) в окружающий воздух.
  2. Естественная конвекция: Горячий воздух около трансформатора поднимается, а холодный воздух дополняет его, образуя циркулирующий поток воздуха, отводящий тепло.
• Ключевые особенности: Отсутствие движущихся частей (вентиляторов), низкий уровень шума (≤50 дБ), отсутствие необходимости в обслуживании и высокая надежность.
• Сценарий применения: Сухие, чистые помещения внутри помещений (например, распределительные электрощитовые в подвалах жилых домов, небольшие офисные здания), где пожарная безопасность имеет приоритет (заменяет масляные трансформаторы, чтобы избежать риска возгорания масла).

2.2 Сухие трансформаторы средней и большой мощности: принудительное воздушное охлаждение (ПВО)

• Применимая мощность: ≥125 кВА (например, SCB13–200 кВА, SGB10–1600 кВА).
• Принцип охлаждения: На основе естественной конвекции, осевые вентиляторы охлаждения (устанавливаются сверху или сбоку трансформатора) добавляются для активного продува холодным воздухом зазоров обмоток и поверхностей сердечника, что ускоряет рассеивание тепла.
• Ключевая конструкция CHH Power:
  1. Контроль температуры: Оснащен регулятором температуры, который автоматически запускает вентиляторы, когда температура обмотки превышает 100 °C, и останавливает их, когда она падает ниже 80 °C, что позволяет избежать ненужного потребления энергии.
  2. Поддержка перегрузки: При исправном охлаждении AF и хорошей внешней вентиляции трансформатор может работать при 120% номинальной нагрузки в течение длительного времени (например, трансформатор мощностью 200 кВА может выдерживать мощность 240 кВА), удовлетворяя потребности в пиковых нагрузках.
• Ключевые особенности: Высокая эффективность охлаждения (мощность рассеивания тепла увеличена на 30–50 % по сравнению с AN), компактный размер (позволяет избежать чрезмерного объема, характерного для чисто естественного охлаждения) и регулируемая интенсивность охлаждения.
• Сценарий применения: Крытые промышленные площадки, коммерческие площади и центры обработки данных с большими колебаниями нагрузки (например, торговые центры в праздничные дни, заводы в периоды пиковой нагрузки).

2.3 Сухие трансформаторы сверхбольшой мощности: принудительное воздушно-водяное охлаждение (ПВО)

• Применимая мощность: ≥2000 кВА (например, SCB14-3150 кВА для промышленных предприятий).
• Принцип охлаждения: Сочетает воздушное охлаждение с водяным охлаждением — внутренние вентиляторы продувают воздух через теплообменник с водяным охлаждением (а не напрямую на обмотки), а циркулирующая охлаждающая вода отводит тепло от теплообменника.
• Ключевые особенности: Самая высокая эффективность охлаждения, подходит для высокотемпературных сред с высокой плотностью установки (например, крупные сталелитейные заводы, химические фабрики), где одного лишь воздушного охлаждения недостаточно.

3. Проект оптимизации теплоотвода CHH Power

1. Структура обмотки: Использует сегментированную конструкцию обмотки с сохраненными воздушными зазорами (5–10 мм) для облегчения циркуляции воздуха и уменьшения накопления тепла.
2. Выбор материала: Для заливки обмоток используется эпоксидная смола с высокой теплопроводностью (теплопроводность ≥0.3 Вт/(м·К)), ускоряющая передачу тепла от проводника к поверхности.
3. Дизайн корпуса: для моделей с охлаждением AF используются сетчатые кожухи (IP23), обеспечивающие беспрепятственный забор и выброс воздуха, что позволяет избежать накопления тепла, вызванного закрытыми кожухами.

4. Важное напоминание: отличайте охлаждение от охлаждения масляного трансформатора