การจัดการความร้อนของหม้อแปลงประเภทหลักคืออะไร?

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของหม้อแปลงประเภทหลักฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับการจัดการความร้อนในอุปกรณ์เหล่านี้ ดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะใช้เวลาสองสามนาทีในการทำลายมันให้คุณ

เริ่มต้นด้วยพื้นฐาน หม้อแปลงประเภทหลักเป็นอุปกรณ์สำคัญในเครือข่ายการกระจายพลังงาน คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในหน้านี้:หม้อแปลงประเภทหลัก- มันทำงานได้โดยการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าระหว่างวงจรผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แต่นี่คือสิ่งที่ - ในระหว่างกระบวนการถ่ายโอนพลังงานนี้มีการสร้างความร้อนจำนวนมาก และนั่นคือสิ่งที่การจัดการความร้อนเข้ามา

เหตุใดการจัดการความร้อนจึงมีความสำคัญ?

ความร้อนที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงประเภทแกนอาจมีผลกระทบที่ร้ายแรงมากหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม ก่อนอื่นความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้วัสดุฉนวนภายในหม้อแปลงลดลง คุณจะเห็นว่าวัสดุฉนวนเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันระยะสั้นไฟฟ้า - วงจรระหว่างส่วนต่าง ๆ ของหม้อแปลง เมื่อพวกเขาเริ่มพังทลายเนื่องจากอุณหภูมิสูงความเสี่ยงของวงจรสั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้ไม่เพียงส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของหม้อแปลง แต่ยังสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่สมบูรณ์

อีกประเด็นหนึ่งคืออุณหภูมิสูงสามารถลดอายุการใช้งานของหม้อแปลง ลองคิดดูแบบนี้ - ถ้าคุณเก็บเครื่องที่ทำงานได้สูงสุดตลอดเวลามันจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นมาก เช่นเดียวกันกับหม้อแปลงประเภทหลัก ส่วนประกอบภายในเช่นขดลวดและแกนกลางอยู่ภายใต้ความเครียดเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป เมื่อเวลาผ่านไปความเครียดนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายทางกายภาพต่อส่วนประกอบเหล่านี้ซึ่งนำไปสู่อายุการใช้งานโดยรวมที่สั้นลง

ความร้อนที่เกิดขึ้นในหม้อแปลงประเภทแกนได้อย่างไร?

มีสองแหล่งหลักของการสร้างความร้อนในหม้อแปลงประเภทแกน: การสูญเสียทองแดงและการสูญเสียหลัก

การสูญเสียทองแดงหรือที่เรียกว่าการสูญเสียI²Rเกิดขึ้นในขดลวดของหม้อแปลง เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดซึ่งทำจากทองแดง (ดังนั้นชื่อ) จะมีความต้านทานต่อการไหลของกระแสไฟฟ้า ตามกฎของโอห์มเมื่อกระแส (i) ผ่านตัวต้านทาน (R) พลังงานจะกระจายไปในรูปแบบของความร้อน ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นเป็นสัดส่วนกับสี่เหลี่ยมของกระแสและความต้านทานของขดลวด ดังนั้นหากกระแสในขดลวดเพิ่มขึ้นความร้อนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ

ในทางกลับกันการสูญเสียหลักเกิดจากปัจจัยสองประการคือ hysteresis และกระแสวน การสูญเสีย Hysteresis เกิดขึ้นเนื่องจากสนามแม่เหล็กในแกนกลางของหม้อแปลงเปลี่ยนทิศทางกับแต่ละรอบของกระแสสลับ การเปลี่ยนแปลงนี้ในสนามแม่เหล็กทำให้โดเมนแม่เหล็กในวัสดุหลักในการปรับแนวใหม่ซึ่งต้องใช้พลังงาน พลังงานนี้จะกระจายเป็นความร้อน การสูญเสียกระแสไหล่ Eddy เกิดจากกระแสเหนี่ยวนำที่ไหลเวียนภายในแกนกลาง กระแสน้ำเหล่านี้เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนไปและการไหลในรูปแบบวงกลม ความต้านทานของวัสดุหลักทำให้กระแสไหลวนเหล่านี้สร้างความร้อน

เทคนิคการจัดการความร้อน

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าทำไมการจัดการความร้อนจึงมีความสำคัญและความร้อนมาจากไหนเรามาพูดถึงวิธีที่เราจัดการความร้อนในหม้อแปลงประเภทหลัก

การระบายความร้อนตามธรรมชาติ

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของการจัดการความร้อนคือการระบายความร้อนตามธรรมชาติ ในวิธีนี้หม้อแปลงได้รับการออกแบบในลักษณะที่ความร้อนสามารถกระจายไปสู่สภาพแวดล้อมโดยรอบผ่านการพาความร้อนและการแผ่รังสี สิ่งที่แนบมาของหม้อแปลงมักจะออกแบบด้วยครีบหรือพื้นผิวอื่น ๆ - พื้นที่ - คุณสมบัติที่เพิ่มขึ้น ครีบเหล่านี้เพิ่มพื้นที่ผิวของหม้อแปลงทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้มากขึ้นไปยังอากาศ เมื่ออากาศอุ่นขึ้นอากาศเย็นจะเกิดขึ้นทำให้เกิดกระแสการพาความร้อนตามธรรมชาติที่ช่วยให้ความร้อนออกไป รังสียังมีบทบาทเช่นกันในขณะที่หม้อแปลงปล่อยรังสีอินฟราเรดซึ่งถ่ายโอนความร้อนไปยังวัตถุโดยรอบ

บังคับ - อากาศเย็น

สำหรับหม้อแปลงขนาดใหญ่หรือการทำงานภายใต้ภาระหนักการระบายความร้อนตามธรรมชาติอาจไม่เพียงพอ นั่นคือสิ่งที่ถูกบังคับ - การระบายความร้อนอากาศเข้ามาในวิธีนี้แฟน ๆ จะใช้ในการเป่าลมเหนือขดลวดและแกนของหม้อแปลง แฟน ๆ เพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนโดยบังคับให้อากาศเย็นสัมผัสกับพื้นผิวร้อนของหม้อแปลง วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการระบายความร้อนตามธรรมชาติเพราะสามารถกำจัดความร้อนได้เร็วขึ้น อย่างไรก็ตามมันต้องการพลังเพิ่มเติมในการเรียกใช้แฟน ๆ และยังมีค่าบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับแฟน ๆ ด้วยตนเอง

การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน

การระบายความร้อนด้วยน้ำมันเป็นอีกหนึ่งเทคนิคการจัดการความร้อนที่เป็นที่นิยมสำหรับหม้อแปลงประเภทหลัก หม้อแปลงถูกแช่อยู่ในน้ำมันฉนวนพิเศษ น้ำมันมีข้อดีหลายประการ ก่อนอื่นมันเป็นฉนวนที่ยอดเยี่ยมซึ่งช่วยป้องกันวงจรไฟฟ้าระยะสั้น ประการที่สองมีความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจงสูงซึ่งหมายความว่าสามารถดูดซับความร้อนจำนวนมากโดยไม่เพิ่มอุณหภูมิอย่างมาก น้ำมันอุ่นขึ้นไปด้านบนของถังหม้อแปลงและจากนั้นจะหมุนเวียนผ่านระบบทำความเย็นเช่นหม้อน้ำหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในระบบทำความเย็นความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากน้ำมันไปยังอากาศหรือน้ำโดยรอบและจากนั้นน้ำมันระบายความร้อนจะถูกส่งกลับไปยังหม้อแปลง

ตรวจสอบสภาวะความร้อน

เพียงแค่ใช้เทคนิคการจัดการความร้อนก็ไม่เพียงพอ นอกจากนี้เรายังต้องตรวจสอบสภาพความร้อนของหม้อแปลงประเภทแกน สิ่งนี้ทำได้โดยใช้เซ็นเซอร์ต่างๆ เซ็นเซอร์อุณหภูมิจะถูกวางไว้ที่จุดวิกฤตภายในหม้อแปลงเช่นขดลวดและแกนกลาง เซ็นเซอร์เหล่านี้วัดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องและส่งข้อมูลไปยังระบบการตรวจสอบ

หากอุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดสามารถเรียกใช้สัญญาณเตือนภัยได้ สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถดำเนินการก่อนที่จะเกิดความเสียหายร้ายแรง ในบางกรณีระบบการตรวจสอบยังสามารถปรับระบบทำความเย็นโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่นหากอุณหภูมิสูงขึ้นพัดลมในระบบระบายความร้อน - อากาศสามารถตั้งค่าให้ทำงานได้ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นหรืออัตราการไหลเวียนของน้ำมันในหม้อแปลงไฟฟ้าที่เย็นลงสามารถเพิ่มขึ้นได้

บทสรุป

โดยสรุปการจัดการความร้อนเป็นสิ่งสำคัญในการดำเนินการหม้อแปลงประเภทหลัก โดยการทำความเข้าใจว่าการสร้างความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรการใช้เทคนิคการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพและการตรวจสอบสภาพความร้อนเราสามารถมั่นใจได้ว่าการทำงานที่เชื่อถือได้และระยะยาวของหม้อแปลงเหล่านี้

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับหม้อแปลงประเภทหลักหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับการจัดการความร้อนหรือผลิตภัณฑ์ของเราอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยคุณค้นหาทางออกที่เหมาะสมสำหรับความต้องการการกระจายพลังงานของคุณ มาเริ่มการสนทนาและดูว่าเราสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างไรเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ

การอ้างอิง

• ระบบพลังงานไฟฟ้าโดย JR Lucas
• Transformers: การออกแบบและการใช้งานโดย Robert C. Dorf