سلام به همه، از اینکه در مورد یکی از متداول ترین سؤالاتی که در اینجا در آزمایشگاه آزمایش ترانسفورماتور آزمایشی AC DC نوع خشک می پرسیم، متشکرم - حد افزایش دما واقعی برای این واحدها چقدر است؟ اگر تا به حال با تجهیزات تست ولتاژ بالا کار کرده اید، می دانید که افزایش دما فقط یک ناراحتی جزئی نیست. آنها می توانند عملکرد را مختل کنند، عمر قطعات را کوتاه کنند، و حتی مشکلات ایمنی را در خط تولید ایجاد کنند. به‌عنوان فردی که سال‌ها این ترانسفورماتورها را می‌فروشد و پشتیبانی می‌کند، از نزدیک دیدم که این محدودیت برای افرادی که به جایگزین‌های روغنی عادت دارند چقدر گیج‌کننده است. بیایید این را بدون همه اصطلاحات خاص از بین ببریم، قول می دهیم.
اول از همه، بیایید توضیح دهیم که ترانسفورماتور آزمایشی نوع خشک چیست، زیرا این ترانسفورماتور در اینجا پایه است. بر خلاف واحدهای پر از روغن (شما احتمالاً پیوندهایی را برای مواردی مانند تستر AC DC hipot ترانسفورماتور نوع روغن مشاهده کرده اید که برای کاربردهای خاص عالی هستند اما نوع خشک نیستند)، اینها از عایق هوا یا جامد به جای روغن معدنی برای خنک کنندگی و استحکام دی الکتریک استفاده می کنند. این بدان معناست که محدودیت‌های دمایی آنها مستقیماً به مواد عایق ساخته شده است - بدون روغن که به عنوان یک بافر در برابر گرما عمل کند.
اکثر ترانسفورماتورهای نوع خشک برای آزمایش AC DC از عایق کلاس F یا کلاس H استفاده می کنند، درست است؟ صبر کنید، خلاصه سریع کلاس‌های عایق را بررسی کنید، زیرا این حالت ساختگی یا شکستگی است: کلاس A قدیمی است (کاغذ، پنبه)، حداکثر افزایش دما 60 درجه سانتیگراد نسبت به محیط. کلاس F مواد مصنوعی مانند رزین اپوکسی، میکا، حداکثر افزایش 105 درجه سانتیگراد است. کلاس H حتی بالاتر است - لاستیک سیلیکونی یا اپوکسی پیشرفته، حداکثر 125 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. به هر حال، دمای محیط معمولاً 40 درجه سانتیگراد استانداردی است که ما برای آزمایش تجهیزات الکتریکی استفاده می‌کنیم، بنابراین با اضافه کردن افزایش، دمای کل عملیات را به شما می‌دهد. اما اینجاست که به طور خاص برای ترانسفورماتورهای آزمایشی مشکل است: این واحدها مانند یک ترانسفورماتور قدرت در حالت ثابت کار نمی کنند. ما در مورد آزمایش‌های ولتاژ بالا و کوتاه صحبت می‌کنیم—دقیقه تا ساعت، نه 24/7. پس آیا این محدودیت را تغییر می دهد؟
از تست‌های آزمایشگاهی و استانداردهای صنعتی ما (بعداً به آنها خواهم رسید)، پاسخ یک «بله» است، اما نه آنقدر که ممکن است فکر کنید. ترانسفورماتورهای قدرت می توانند دمای اضافی را برای انفجارهای کوتاه تحمل کنند زیرا برای استفاده مداوم طراحی شده اند، اما ترانسفورماتورهای آزمایشی در پنجره های کوتاه به سختی فشار داده می شوند، بنابراین کلاس حرارتی عایق همچنان محدودیت ایمن را کنترل می کند. به عنوان مثال، ترانسفورماتور آزمایشی نوع خشک کلاس F: اگر دمای محیط 40 درجه سانتیگراد باشد، حداکثر دمای کل 155 درجه سانتیگراد است، بنابراین افزایش نمی تواند از 115 درجه سانتیگراد تجاوز کند؟ صبر کنید، نه - صبر کنید، نه، من دمای کل را با افزایش مخلوط می کنم. اجازه دهید اصلاح کنم: استاندارد IEC 60076-12 (برای ترانسفورماتورهای قدرت نوع خشک) و IEC 60450 (برای ترانسفورماتورهای آزمایشی) مشخص می کند که اندازه گیری افزایش دما از طریق مقاومت (برای سیم پیچی) یا سنسور (برای هسته) است. برای عایق کلاس F، حد افزایش دمای سیم پیچ برای ترانسفورماتورهای آزمایشی 80 درجه سانتیگراد بیش از 40 درجه سانتیگراد محیط است. این در مجموع دمای 120 درجه سانتیگراد را نشان می دهد، که به خوبی کمتر از حداکثر دمای کلاس F 155 درجه سانتیگراد است—بنابراین یک بافر ایمنی تعبیه شده است. کلاس H 105 درجه سانتیگراد بیش از 40 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، در مجموع 145 درجه سانتیگراد، که هنوز کمتر از حداکثر دمای 180 درجه سانتیگراد کلاس H است.
حال، چرا این موضوع برای کسی در بازار اهمیت دارد؟ اگر یک ترانسفورماتور آزمایشی نوع خشک خریداری می کنید، صرفه جویی در کلاس عایق برای صرفه جویی در هزینه منجر به گرم شدن بیش از حد در طول آزمایش می شود. چند سال پیش مشتری داشتم که با عایق درجه پایین تر کلاس B (که 80 درجه سانتیگراد افزایش کل است، نه 80 درجه سانتیگراد بیش از محیط) برای تست های AC hipot 100 کیلو ولت خود به واحد آزمایشی رفت. پس از 15 دقیقه آزمایش مداوم، سیم‌پیچ به 170 درجه سانتیگراد رسید که بسیار بیشتر از کل کلاس F بود، چه رسد به کلاس B ارزان آنها. این همان سردردی است که ما می خواهیم به شما کمک کنیم از آن جلوگیری کنید.
نکته دیگر: ترانسفورماتورهای نوع خشک آن خنک کننده طبیعی ناشی از همرفت روغن را ندارند، بنابراین ما به هوای اجباری یا حتی همرفت طبیعی متکی هستیم. اگر تنظیمات تست شما در یک فضای کوچک و بسته بدون جریان هوا باشد، افزایش دما بیشتر از حد مجاز خواهد بود. ما همیشه به مشتریان توصیه می کنیم که محیط آزمایش خود را بررسی کنند - تهویه کلیدی است. در مقایسه با واحدهای نوع روغن، جایی که حتی فضای کمی گرفتگی ممکن است مشکلی نداشته باشد، زیرا روغن گرما را بهتر دفع می کند، مانند گزینه های ترانسفورماتور آزمایشی AC سیلندر عایق روغنی که ما با آنها کار می کنیم. اما نوع خشک متفاوت است، بنابراین محیط در اینجا نقش بیشتری دارد.
صبر کنید، بیایید در مورد مدت زمان تست صحبت کنیم زیرا این مخصوص ترانسفورماتورهای آزمایشی AC DC است، نه ترانسفورماتورهای برق معمولی. وقتی تست hipot را انجام می دهید، معمولاً برای تجهیزات ولتاژ پایین 1 دقیقه، برای ولتاژ بالا 5 دقیقه، شاید برای چیزی مانند کابل ها یا ترانسفورماتورهای تحت آزمایش بیشتر طول می کشد. واحدهای نوع خشک ما برای آن درجه بندی شده اند—بنابراین در طی آن آزمایش کوتاه، افزایش دما گذرا است، نه حالت پایدار. آیا این به ما اجازه می دهد که حد را خم کنیم؟ نهادهای صنعتی مانند IEEE (موسسه مهندسین برق و الکترونیک) می گویند که برای اضافه بارهای گذرا (که همان چیزی است که آزمایش انجام می شود)، می توانید برای مدت کوتاهی از افزایش نامی تجاوز کنید، اما به شرطی که دمای کل را از حداکثر عایق عبور ندهد. به عنوان مثال، یک واحد کلاس F با افزایش نرخ 80 درجه سانتیگراد: اگر در طول یک آزمایش 10 دقیقه‌ای، افزایش به 90 درجه سانتیگراد برسد، در مجموع 130 درجه سانتیگراد است—هنوز زیر 155 درجه سانتیگراد، بنابراین کاملاً ایمن است. اما اگر در مجموع به 110 درجه سانتیگراد برسد، این یک پرچم قرمز است، حتی اگر آزمایش فقط 10 دقیقه طول بکشد.
ما تست های زیادی را در فروشگاه خودمان انجام داده ایم تا از این موضوع پشتیبانی کنیم. سال گذشته، مشتری داشتیم که برای تجهیزات پست خود به یک ترانسفورماتور آزمایشی DC 150 کیلوولت نیاز داشت. آنها نگران گرما بودند زیرا در حال آزمایش بوش های بزرگی بودند که جریان بالایی می کشیدند. ما واحد استاندارد نوع خشک کلاس H خود را توصیه کردیم که دارای محدودیت افزایش 105 درجه سانتیگراد است. ما آزمایش‌های متعددی را در 150 کیلوولت DC به مدت 20 دقیقه انجام دادیم، دمای سیم‌پیچ را با سنسورهای مقاومت کنترل کردیم - اوج افزایش 98 درجه سانتیگراد، دمای کل 138 درجه سانتیگراد بود که به خوبی در حداکثر حداکثر عایق بود. هیچ مشکلی وجود ندارد، آنها هر ماه از آن استفاده کرده اند.
حال، انواع دیگر ترانسفورماتورهای تست ولتاژ بالا فقط برای ارائه زمینه چیست؟ احتمالاً پیوند آزمایشی ترانسفورماتور HV رایگان 150 کیلوولت SF6 PD را که ما ارائه می‌کنیم، دیده‌اید - آن‌هایی که از گاز هگزا فلوراید گوگرد برای عایق‌سازی استفاده می‌کنند، بنابراین محدودیت‌های دمایی آنها نیز متفاوت است، زیرا خنک‌کننده گاز سازگارتر از هوا است. اما نوع خشک هنوز هم برای کاربردهایی که نفت یا گاز ممکن است خطرآفرین باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد - مانند آزمایشگاه‌های آزمایشی سرپوشیده که نشت‌ها می‌توانند مشکل ساز باشند، یا مناطقی با مقررات زیست محیطی سختگیرانه در مورد دفع روغن.
یک سوال رایج دیگر: آیا می توانید حد افزایش دما را سفارشی دریافت کنید؟ مثلاً، اگر برای آزمایش‌های خیلی کوتاه (30 ثانیه) به یک واحد نیاز دارید، آیا می‌توانیم افزایش را افزایش دهیم؟ از نظر فنی، بله، اما ما باید مطمئن شویم که عمر عایق را به خطر نمی اندازد. حتی اگر آزمایش فقط 30 ثانیه باشد، هر بار که عایق را بیش از حد گرم می کنید، پیر شدن آن را تسریع می کنید. عمر عایق با دما رابطه معکوس دارد - به ازای هر 10 درجه سانتیگراد بیش از کل امتیازی، عمر عایق به نصف کاهش می یابد. بنابراین حتی یک آزمایش کوتاه بیش از حد 20 درجه سانتیگراد، عمر عایق را 50 درصد در طول زمان کاهش می دهد. به همین دلیل است که ما به محدودیت‌های استاندارد پایبند هستیم، مگر اینکه یک وضعیت اضطراری واقعی باشد، و حتی در آن زمان، ما به آن توصیه نمی‌کنیم.
بیایید به این نکته نیز اشاره کنیم که چرا نوع خشک برای برخی از کاربران بهتر از نوع روغنی است، که به مکالمه محدودیت دما بستگی دارد. ترانسفورماتورهای نوع روغن (مانند ترانسفورماتور نوع روغن AC DC hipot تستر ولتاژ مقاوم) معمولاً افزایش دمای حداکثر کمتری دارند - در حدود 55 درجه سانتیگراد نسبت به محیط برای عایق روغن کلاس A. اما آنها نیاز به آزمایش منظم روغن، تعمیر و نگهداری دارند و ممکن است نشت کنند. نوع خشک نیازی به روغن ندارد، بنابراین تعمیر و نگهداری کم، در داخل خانه ایمن تر و جابجایی آسان تر است. معاوضه این است که حد افزایش دمای آنها کمی بالاتر است، اما فناوری عایق مدرن (کلاس H، اپوکسی پیشرفته) این شکاف را تا حد زیادی برطرف کرده است.
اکنون، من نمی‌خواهم استانداردهای زیادی را به گردن شما بیاندازم، اما اگر خودتان در حال انجام تحقیقات هستید، موارد کلیدی عبارتند از: IEC 60076-12 (ترانسفورماتورهای قدرت نوع خشک)، IEC 60450 (اندازه‌گیری افزایش دما در ترانسفورماتورها)، IEEE C57.12.90 (Test Code for Transformers). این استانداردها دقیقاً نحوه اندازه‌گیری افزایش دما (روش مقاومت برای سیم‌پیچ‌ها، ترموکوپل‌ها برای هسته‌ها و سیم‌پیچ‌ها) و محدودیت‌های بر اساس کلاس عایق را مشخص می‌کنند.
صبر کنید، بیایید یک لحظه عملی شویم. هنگامی که یک ترانسفورماتور آزمایشی نوع خشک را از ما دریافت می کنید، دیتاشیت افزایش دمای نامی را برای کلاس عایق آن فهرست می کند. به عنوان مثال، واحدهای کلاس F ما 80 درجه سانتیگراد افزایش دارند، کلاس H دارای 105 درجه سانتیگراد هستند. برای بررسی اینکه آیا در محدوده هستید، فقط دمای محیط را در جایی که در حال آزمایش هستید اندازه بگیرید، افزایش را اضافه کنید و مطمئن شوید که دمای آن زیر حداکثر دمای کل عایق است. اگر از آن برای تست های AC DC hipot استفاده می کنید، می توانید از یک مولتی متر برای اندازه گیری مقاومت سیم پیچ قبل و بعد از آزمایش استفاده کنید - افزایش دما از تغییر مقاومت محاسبه می شود (زیرا مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد). این یک راه ساده و بدون سر و صدا برای تأیید است.
اشتباهات رایجی که مردم مرتکب می شوند: 1) استفاده از دمای محیط در زمان نامناسب - مانند اندازه گیری آن در صبح قبل از آزمایش، اما آزمایشگاه در طول روز گرم می شود، بنابراین باید آن را در طول آزمایش انجام دهید. 2) نادیده گرفتن هوای اجباری - اگر ترانسفورماتور شما یک فن برای خنک کردن دارد، مطمئن شوید که در طول آزمایش کار می کند، بدون استثنا. 3) استفاده از کلاس عایق کمتر از آنچه آزمایش شما نیاز دارد. ما مشتریانی داشته ایم که سعی کرده اند با رفتن به کلاس B، 10٪ در ترانسفورماتور صرفه جویی کنند، اما در اولین آزمایش ولتاژ بالا شکست خورده است. این یک پس انداز نیست - این یک اشتباه پرهزینه است.
بیایید در مورد یک مثال اخیر صحبت کنیم که نشان می دهد چرا این مهم است. یک مشتری تولیدی ماه گذشته به یک ترانسفورماتور نوع خشک برای آزمایش کابل های برق جدید خود نیاز داشت. آنها بودجه محدودی داشتند، بنابراین به یک واحد بی نام آنلاین با تبلیغات "افزایش دمای پایین" نگاه کردند. هنگامی که آنها اولین آزمایش AC hipot 5 دقیقه ای خود را انجام دادند، دمای سیم پیچ به 160 درجه سانتیگراد افزایش یافت - بسیار بیشتر از حداکثر 155 درجه سانتیگراد کلاس F. عایق کمی شروع به ذوب شدن کرد و روز بعد که بررسی کردند، یک علامت تخلیه کوچک روی سیم پیچ وجود داشت. آنها در نهایت واحد نوع خشک کلاس F ما را خریداری کردند که دارای نرخ افزایش 80 درجه سانتیگراد بود. آزمایش‌های ما نشان داد که در ولتاژ آزمایشی 50 کیلو ولت، افزایش دما 72 درجه سانتیگراد، در مجموع 112 درجه سانتیگراد بود—بدون مشکل، و به مدت یک ماه بدون مشکل کار می‌کند.
اکنون، اگر به دنبال یک ترانسفورماتور آزمایشی AC DC نوع خشک هستید، در اینجا چیزی است که باید از نظر محدودیت دما به دنبال آن باشید: ابتدا، کلاس عایق را تأیید کنید (اکنون F یا H استاندارد است، از هر چیزی کمتر اجتناب کنید). دوم، افزایش درجه حرارت را از سازنده بررسی کنید - مطمئن شوید که با استانداردهای صنعت همسو است. سوم، در مورد طراحی خنک کننده آنها (هوای اجباری در مقابل طبیعی) و اینکه آیا ویژگی های نظارت بر دما دارند (مانند سنسورهای داخلی که در صورت بالا رفتن دما خاموش می شوند) بپرسید. ما حسگرهای حرارتی را در همه واحدهای خود به عنوان یک ویژگی ایمنی گنجانده‌ایم—اگر افزایش بیش از 90 درصد از حد مجاز باشد، زنگ هشدار را به صدا در می‌آورند و در 105 درصد خاموش می‌شوند، بنابراین لازم نیست نگران گرمای بیش از حد باشید، حتی اگر مشکلی پیش بیاید.
صبر کنید، آیا باید به فناوری قدیمی و جدید دست بزنیم؟ یک دهه پیش، کلاس F برای ترانسفورماتورهای آزمایشی نوع خشک برتر بود، اما کلاس H در حال حاضر رایج تر است، زیرا بادوام تر است، دمای بالاتری را تحمل می کند و هزینه زیادی ندارد. حد افزایش دما برای کلاس H 105 درجه سانتیگراد است که در طول آزمایش های طولانی یا با جریان بالا فضای بیشتری برای سر به شما می دهد. بنابراین اگر به طور منظم آزمایش‌هایی را بیش از ۱ ساعت انجام می‌دهید، کلاس H ارزش سرمایه‌گذاری اضافی برای بافر دما را دارد.
نکته دیگر: انواع مختلف تست بر افزایش دما تأثیر می گذارد. آزمایش‌های hipot DC معمولاً جریان کمتری نسبت به AC می‌کشند، بنابراین افزایش دما کمتر است. تست‌های تشدید (با استفاده از سیستم‌هایی مانند سیستم تست تشدید سیلندر عایق AC) ممکن است جریان بیشتری داشته باشند، بنابراین افزایش دما می‌تواند بیشتر باشد. اگر از ترانسفورماتور خود با یک سیستم تشدید استفاده می کنید، باید یک واحد کلاس H برای کنترل گرمای اضافی مورد نیاز باشد.
می دانم که این مقدار زیادی بود، اما نکته کلیدی این است: حد افزایش دما برای یک ترانسفورماتور آزمایشی AC DC نوع خشک یک عدد تصادفی نیست – این ترانسفورماتور مستقیماً به کلاس عایق آن گره خورده است، از استانداردهای صنعتی سختگیرانه پیروی می کند و به محیط آزمایش و تنظیمات شما بستگی دارد. هیچ اندازه یکسانی وجود ندارد، اما عایق بندی کلاس F یا H، پیروی از افزایش امتیازی، و اطمینان از داشتن تهویه مناسب، ترانسفورماتور شما را ایمن و برای سال ها کار می کند.
اگر هنوز مطمئن نیستید که کدام واحد برای نیازهای شما مناسب است، یا جزئیات بیشتری در مورد آزمایش دما می‌خواهید، راحت باشید. ما به صدها مشتری کمک کرده ایم که ترانسفورماتور مناسب را برای راه اندازی آزمایشی خود انتخاب کنند و می توانیم همه چیز را از کلاس عایق گرفته تا خنک کننده تا محدودیت های افزایش دما به شما راهنمایی کنیم. اجازه ندهید یک انتخاب بد منجر به خرابی پرهزینه شود - بیایید گپ بزنیم و مناسب ترین گزینه را برای شما پیدا کنیم.
مراجع:
- IEC 60076-12: ترانسفورماتورهای قدرت - قسمت 12: ترانسفورماتورهای قدرت نوع خشک
- IEC 60450: اندازه گیری افزایش دما در ترانسفورماتورها
- IEEE C57.12.90: کد تست استاندارد برای ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت نوع خشک
- NEMA SG-4: دستورالعمل استفاده از ترانسفورماتورهای نوع خشک در تاسیسات تجاری و صنعتی
