Как спроектировать промышленный трансформатор

Sep 16, 2023

Добро пожаловать в Thomas Insights — каждый день мы публикуем последние новости и аналитику, чтобы держать наших читателей в курсе того, что происходит в отрасли. Зарегистрируйтесь здесь, чтобы получать главные новости дня прямо на свой почтовый ящик.

Трансформаторы являются важнейшими частями систем распределения энергии во всем промышленном секторе. Они обеспечивают, чтобы необходимое количество энергии достигло нагрузки относительно полной мощности инфраструктуры электроснабжения.

Промышленные трансформаторы оказывают существенное влияние на производительность распределения электроэнергии и удовлетворение технологических потребностей. Трансформатор неправильной конструкции или размера поставит под угрозу эффективность и успех вашей работы и поставит под угрозу соблюдение нормативных требований.

Вот что нужно знать о проектировании промышленных трансформаторов, включая важные аспекты определения размеров и выбора компонентов.

Лица, принимающие решения, должны сделать выбор между двумя основными категориями промышленных трансформаторов: трансформаторами сухого типа и трансформаторами с жидкостным наполнением. Факторы, влияющие на это решение, включают местоположение, окружающую среду, целевые затраты и существующую конфигурацию электрической системы.

Последний тип имеет некоторые недостатки, несмотря на более высокие силовые нагрузки. Трансформаторам сухого типа требуется более надежное страховое покрытие и системы вентиляции, но их возможность установки на месте является большим преимуществом.

Еще одним важным шагом является определение того, какой сердечник потребуется вашему трансформатору. Это происходит в два этапа.

Вот некоторые основные рекомендации по выбору, основанные на рабочих частотах:

Для некоторых типов сердечников требуется катушка, а для других нет — уточните у производителей компонентов конкретные требования вашего приложения.

По данным Texas Instruments, допустимое повышение температуры промышленного трансформатора составляет порядка 40–50 °C. Это приведет к тому, что внутренняя температура составит максимум 100 °C. Обратите внимание, что сердечники большего размера уменьшают скорость повышения температуры внутри трансформаторов. Эффективное управление температурой — это еще один шаг в управлении потерями мощности и обеспечении удовлетворительной эффективности.

Оптимизация размера вашего нового или замененного промышленного трансформатора имеет решающее значение для достижения приемлемых затрат на электроэнергию с течением времени. Лица, принимающие решения, должны убедиться, что трансформатор имеет соответствующие требования и номинальные нагрузки. Подключенная нагрузка, измеряемая в кВА (киловольт-амперах), всегда превышает требуемую нагрузку, но последняя должна соответствовать пониманию инженерной командой эксплуатационных потребностей.

Лучший способ оптимизировать размер трансформатора — использовать исторические данные. В соответствии с директивами NEC 220.87 инженеры могут использовать накопленные за один год данные о пиковых нагрузках для оптимизации своего нового трансформатора. Если эта информация недоступна, NEC также позволяет использовать данные пиковой нагрузки за 30 дней. Оба метода требуют согласования интервалов предоставления данных о потребностях в отоплении и охлаждении — один год или 30 дней соответственно.

Стоимость — не единственная переменная, на которую влияет размер. Трансформаторы правильного размера (а не слишком большие) снижают воздействие энергетических опасностей и риск возникновения дуговых вспышек.

Промышленные трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазные трансформаторы имеют первичную и вторичную обмотку, а трехфазные модели требуют трех первичных и трех вторичных обмоток.

Вам не придется беспокоиться о типе обмотки однофазного трансформатора. Однако достижение желаемых характеристик трехфазного трансформатора требует выбора правильных первичной и вторичной обмоток. К ним относятся обмотки звезда (звезда), треугольник (сетка) и соединенные между собой (зигзаг) обмотки.

Выбирайте осторожно — с различными сочетаниями типов обмоток связаны некоторые компромиссы и преимущества. Например, конфигурация соединения звезда-треугольник лучше подходит для передачи несимметричных нагрузок и чаще используется с понижающими трансформаторами. Схема «звезда-звезда» имеет свои преимущества, например, необходимость меньшего количества витков обмотки вокруг сердечника.