În iulie, un antreprenor din Phoenix ne-a sunat despre o unitate de tip uscat de 2.000 kVA care declanșase alarma de temperatură a înfășurării la 60% încărcare încă din prima săptămână fierbinte. Transformatorul a fost testat curat. Camera nu avea: o casă electrică în stil container cu două jaluzele de 24 de inci, una dintre ele etanșată cu spumă împotriva prafului din deșert.
Acest apel este motivul pentru care există acest articol.Instalare transformator tip uscateste revizuit pentru distanțe libere, raza de curbură a cablului și ancore seismice și aproape niciodată nu este revizuit pentru aer. Apoi ușile se închid, unitatea pornește și singurul mediu de răcire pe care îl are, aerul din cameră, începe să se încălzească.
Iată partea pe care majoritatea cumpărătorilor o lipsesc: un transformator de tip uscat nu vine cu un sistem de răcire pe care să-l poți plimba și inspecta. Vine cu o cameră.
De ce instalarea transformatorului de tip uscat eșuează în cameră, nu în bobină
O unitate imersată în ulei își împinge pierderile în ulei, apoi în calorifere, de obicei în aer liber. Otransformator din rasina turnatanu are calorifer. Înfășurările sunt încapsulate, carcasa este ventilată și fiecare kilowatt de pierdere este aruncat în aer, trecând pe lângă miez și bobine. Aerul este radiatorul, iar temperatura lui este singura variabilă din rating pe care fabrica nu o poate controla.
IEEE C57.12.01 stabilește baza: mediu ambiental maxim de 40 de grade, iar pentru un design de creștere cu 150 de grade pe un sistem de izolație de 220 de grade, o creștere medie a înfășurării de 150 K la sarcina nominală. Citiți asta ca un contract, 40 de grade aer și o creștere de 150 K permisă. Schimbați primul număr și al doilea nu mai este adevărat. Într-o cameră de 52 de grade, înfășurarea rulează cu aproximativ 12 K mai fierbinte la același curent, iar punctul cel mai fierbinte se deplasează spre limita pentru care a fost evaluat sistemul de izolație. Metoda pentru a pune un număr pe acesta este ghidul IEEE pentru temperatura punctului cel mai fierbinte în unitățile de tip uscat, iar codul de testare din spatele fiecărei cifre de creștere a temperaturii a fost revizuit în septembrie 2026.
Ambele documente merită păstrate lângă depunere: theCod de testare IEEE C57.12.91-2026 pentru transformatoare de tip uscatiar celGhid pentru cele mai bune puncte IEEE C57.134-2024. Nici unul nu va dimensiona jaluzelele dvs., dar ele sunt baza pe care orice recenzent o va folosi atunci când camera se încălzește.
Pasul unu: Citiți pierderile de pe plăcuța de identificare, nu kVA
Numărul de care aveți nevoie nu este de 2.000 kVA. Este pierderea totală în kilowați la sarcina la care vă așteptați de fapt și este deja pe plăcuța de identificare în două bucăți. Pierderea fără sarcină este fixată în momentul în care miezul este alimentat. Pierderea de sarcină variază cu pătratul curentului, deci la jumătate de sarcină este un sfert din cifra nominală.
Luați o unitate tipică de 2.000 kVA: pierderi de 3,1 kW în gol și pierderi de sarcină de 16,9 kW la curentul nominal. Adică 20,0 kW de respingere a căldurii la sarcină maximă, sau aproximativ 68.000 BTU/h, și este numărul de care are nevoie inginerul mecanic.
| Factorul de sarcină | Pierdere de sarcină (kW) | Pierdere în gol (kW) | Încălzire în cameră (kW) | Încălzire în cameră (BTU/h) |
| 0% (energizat, fără sarcină) | 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 |
Două corecții înainte ca cineva să ducă masa la un furnizor de jaluzele. În primul rând, pierderea de sarcină este cotată la o temperatură de referință menționată în raportul de testare, de obicei 75 sau 85 de grade; la temperatura reală de funcționare, rezistența înfășurării este mai mare și pierderea este prea mare, așa că tratați figura de pe plăcuță ca o podea. În al doilea rând, camera nu vede doar transformatorul. Instalațiile de comutație de medie tensiune, canalele de transport, liniile VFD și iluminatul resping toate căldura în același volum, iar într-o gamă adăugăm de obicei 5 până la 15 kW pentru vecini înainte de a preda un număr contractantului HVAC.
Pasul doi: convertiți kilowați în CFM
Calculul fluxului de aer este o linie de aritmetică. În unitățile imperiale, BTU/h este egal cu 1,08 ori CFM ori creșterea temperaturii aerului în grade F, deci CFM este egal cu 3.160 ori kW împărțit la creșterea în grad F. În metri cubi, metri cubi pe secundă este egal cu kW împărțit la 1,206 ori creșterea în K. Acesta este întregulventilarea camerei transformatoarelordimensionarea și durează cinci minute odată ce ai cifra pierderii.
Pentru unitatea de 20 kW, o creștere a încăperii de 10 grade F (5,6 K) necesită aproximativ 6.320 CFM, o creștere de 15 grade F are nevoie de 4.210 CFM, iar o creștere de 20 grade F necesită 3.160 CFM. Pe care îl puteți folosi este decis de temperatura exterioară de proiectare, nu de preferință. Dacă aerul vine direct din exterior, creșterea pe care ți-o poți permite este de 40 de grade minus ambientul de design. O zi de design Phoenix la 43 de grade nu lasă nimic: o cameră cu aer în aer liber nu poate ține deloc baza de 40 de grade, motiv pentru care locurile din deșert fie adaugă răcire mecanică, fie acceptă o reducere documentată. Un site din Ohio cu o atmosferă de design de 32 de grade are 8 K cu care să lucreze și poate rămâne singur în aer liber.
| Creșterea aerului din cameră | Debit de aer pentru 20 kW (CFM) | Zona liberă la 500 fpm (sqft) | Suprafața nominală a jaluzelelor la 45% liber (sqft) |
| 10 grade F (5,6 K) | 6,320 | 12.6 | ~28 |
| 15 grade F (8,3 K) | 4,210 | 8.4 | ~19 |
| 20 grade F (11,0 K) | 3,160 | 6.3 | ~14 |
Acum detaliul care scufundă majoritatea camerelor. O jaluză este vândută după dimensiunea nominală, dar aerul se mișcă doar prin zona liberă, de obicei 45 până la 50% din valoarea nominală. Două jaluzele de 24 pe 24 inch oferă 8 mp nominali și aproximativ 3,6 mp liberi, care la 500 fpm trece de 1.800 CFM. Camera Phoenix din paragraful de deschidere avea nevoie de 6.320 CFM și avea aproximativ o treime din suprafața liberă necesară. Transformatorul nu a fost niciodată problema.
Aceeași logică se aplică și traseului de relief. Aerul care intră trebuie să iasă, printr-o deschidere de cel puțin aceeași zonă liberă, pe partea opusă a încăperii, atât cu o cale înaltă, cât și cu una joasă, astfel încât stratul fierbinte de la tavan să poată scăpa. Decupările ușilor și pătrunderile cablurilor nu sunt o cale de relief și nici un clapete antifoc închis nu este.
Poziția codului este în mod deliberat inutilă în acest punct. Secțiunea 450.9 dinCodul electric național NFPA 70necesită o ventilație adecvată pentru răcirea transformatorului și se oprește acolo, fără CFM și fără creștere a temperaturii. Nu este o neglijare: adecvat depinde de pierderi, de designul ambiant și de încăpere, tocmai de aceea numărul trebuie să provină mai degrabă din proiect decât din cartea de coduri.
Răcirea ventilatorului adaugă capacitate și adaugă căldură
Mulți cumpărători plătesc pentru ratingul răcit cu ventilator, deoarece arată ca o capacitate liberă: același nucleu, 2.000 kVA de bază și 2.500 kVA cu ventilatoarele în funcțiune. Camera plătește pentru asta. Pierderea de sarcină este scalată cu curentul pătrat, astfel încât, la valoarea nominală a ventilatorului, pierderea de sarcină merge de la 16,9 kW la aproximativ 26,4 kW, iar motoarele ventilatorului adaugă aproximativ 1,5 kW. Respingerea căldurii urcă de la 20 kW la aproximativ 31 kW, o creștere cu 55% a debitului de aer pentru cu 25% mai mult kVA. Dacă ventilația a fost dimensionată pentru evaluarea de bază, ziua în care pornesc ventilatoarele este ziua în care camera se supraîncălzi.
Sarcina armonică se comportă în același mod. Curentul nesinusoidal crește pierderile turbioare din înfășurare cu mult peste valoarea de 60 Hz, iar o unitate cu rating K sau redus încă respinge căldura suplimentară în aceeași cameră. În cazul în care transformatorul împarte spațiu cu liniile VFD, unitățile sunt adesea o sursă de căldură mai mare decât transformatorul la sarcină parțială și nimeni nu le include în calculul jaluzelelor.
Ce face o cameră înfometată la înfășurare
Simptomele apar într-o ordine previzibilă. Senzorii de înfășurare citesc mai sus decât curba de testare din fabrică la sarcină parțială. Etapa de alarmă de pe releul de înfășurare începe să zbârnâie după-amiaza și se resetează peste noapte. Apoi unitatea se declanșează într-o zi în care încărcătura nu s-a schimbat, pentru că s-a întâmplat și ambianta.
Daunele sunt mai lente decât alarma. Îmbătrânirea termică a izolației se dublează aproximativ pentru fiecare 6 până la 8 K peste punctul fierbinte nominal, astfel încât 12 K de temperatură suplimentară a camerei nu este o problemă de 12 K, este o problemă de viață. Rășina turnată adaugă încă un mod de defecțiune: ciclul termic sparge încapsularea, o fisură devine un loc de descărcare parțială, iar descărcarea parțială în interiorul unei înfășurări turnate nu se vindecă de la sine. Unitatea continuă să funcționeze, testează din ce în ce mai rău și eșuează într-un moment pe care nimeni nu l-a ales.
Pe unainstalarea transformatorului de tip uscatam fost chemați înapoi în Texas, trei unități de 1.500 kVA au împărțit o cameră de 12 pe 6 metri cu un singur metru pătrat de jaluză. Până în a treia vară, unitățile erau menținute la aproximativ 80% din plăcuța de identificare prin propria protecție a înfășurării. Remedierea nu a fost un transformator nou. Era de 14 sq ft de suprafață liberă suplimentară și un amortizor de degajare, instalat în două zile.
Ce să puneți în specificație
Dacă scrieți specificațiile sau revizuiți o prezentare, aceste șase elemente stabilesc partea de aer înainte ca unitatea să fie construită:
• Pierderi la sarcina așteptată, nu doar pe plăcuță: fără sarcină și pierderi de sarcină din cotație, cu temperatura de referință menționată.
• Design ambient în interiorul camerei, luate din proiectarea locală a becului uscat, plus orice câștig solar prin acoperiș.
• Dacă va fi utilizat ratingul ventilatoruluiși, dacă da, valoarea mai mare a pierderii care vine cu aceasta.
• Creșterea camerei țintă, de obicei 5 până la 8 K, care stabilește CFM.
• Zona fără jaluzele, în picioare pătrate, nu dimensiunea nominală, cu traseul reliefului indicat pe desen.
• Alarmă de temperatură de înfășurare și setări de deplasare, scris în foaia de punere în funcțiune, astfel încât prima vară să nu fie o surpriză.
Ventilația camerei transformatoarelordimensionarea aparține setului de desene electrice, alături de graficul transformatorului, nu doar setului mecanic unde electricianul nu îl va căuta niciodată. Fabrica noastră din Jiangsu are 120.000 mp de spațiu de producție cu mai mult de 180 de seturi de echipamente majore și 37 de brevete, iar fiecare cotație de tip uscat pleacă cu date de pierdere per punct de încărcare, deoarece aceasta este intrarea de care are nevoie proiectarea camerei. În calitate de partener în asociere în comun Eaton din 2023, stăm, de asemenea, în recenziile trimise din America de Nord suficient de des pentru a ști care întrebare este prima.
Este rareori impedanța. Când un contractant din SUA ne trimite un RFQ pentru atransformator din rasina turnata, inginerii noștri au învățat să ceară desenul camerei înainte de a cere gama de robinet, deoarece o unitate de 2.000 kVA într-o încăpere subdimensionată este o unitate de 1.600 kVA cu o cerere de garanție atașată.
Comandați aerul cu unitatea
Instalare transformator tip uscateste un loc de muncă cu două discipline care este de obicei închiriat ca un singur contract și revizuit ca niciunul. Pachetul electric presupune că camera este ventilată, pachetul mecanic presupune că transformatorul este răcit cu aer și, prin urmare, problema altcuiva, iar proprietarul află în iulie.
Remedierea nu costă aproape nimic în faza de proiectare și mult după aceea. Trimiteți dimensiunile camerei și ambientul de design cu următoarea întrebare prin intermediulryan-transformers.com, și vom returna tabelul de pierderi, cifra debitului de aer și zona jaluzelelor cu cotația, astfel încât antreprenorul mecanic dimensionează în funcție de numere reale în loc de o plăcuță de identificare.
Despre autor
Acest articol a fost scris de echipa de ingineri de la Ryan Electric, un producător de transformatoare din Jiangsu, China, care construiește transformatoare uscate și immerse în ulei certificate UL, cULus, CSA și IEC pentru utilități, centre de date și proiecte industriale din America de Nord, Orientul Mijlociu, Asia de Sud-Est și Africa.
