سیستم خنک کننده در یک ترانسفورماتور غوطه ور روغنی واقعاً چگونه کار می کند؟

اتلاف گرمای کارآمد برای عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات الکتریکی بسیار مهم است. در میان راه حل های مختلف توزیع برق، ترانسفورماتور غوطه ور در روغن به دلیل عملکرد خنک کننده عالی، قابلیت اطمینان عایق و عمر طولانی، یکی از پرکاربردترین طرح ها باقی مانده است.

ترانسفورماتور غوطه ور در روغن چیست؟

یک ترانسفورماتور غوطه ور در روغن نوعی ترانسفورماتور است که در آن هسته و سیم پیچ ها به طور کامل در روغن عایق غوطه ور هستند. این روغن دو هدف اساسی دارد:

• عایق برق بین اجزای داخلی
• انتقال حرارت از سیم پیچ ها و هسته گرفته تا محیط خارجی

در مقایسه با ترانسفورماتورهای نوع خشک، طرح‌های غوطه‌ور در روغن برای کاربردهای با ظرفیت بالا، ولتاژ بالا و در فضای باز مناسب‌تر هستند.

چرا خنک سازی در ترانسفورماتورها حیاتی است؟

در طول عملیات عادی، ترانسفورماتورها گرما تولید می کنند:

• تلفات هسته ناشی از شار مغناطیسی
• تلفات مس از جریان عبوری از سیم پیچ ها

اگر این گرما به طور موثر حذف نشود، می تواند پیری عایق را تسریع کند، کارایی را کاهش دهد و حتی منجر به خرابی تجهیزات شود. این باعث می شود که سیستم خنک کننده جزء اصلی طراحی ترانسفورماتور باشد.

نحوه عملکرد سیستم خنک کننده در ترانسفورماتور غوطه ور در روغن

1. تولید گرما در داخل ترانسفورماتور

هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پیچ ها عبور می کند، تلفات مقاومتی باعث تولید گرما می شود. در عین حال، میدان های مغناطیسی متناوب در هسته باعث هیسترزیس و تلفات جریان گردابی می شود. این منابع حرارتی در هسته و سیم پیچ ها متمرکز شده اند.

2. جذب حرارت توسط روغن ترانسفورماتور

روغن عایق اطراف هسته و سیم پیچ ها گرما را مستقیماً از این اجزا جذب می کند. روغن ترانسفورماتور دارای رسانایی حرارتی عالی و ظرفیت حرارتی ویژه بالایی است که آن را برای جذب گرما ایده آل می کند.

با گرم شدن روغن، چگالی آن کاهش می یابد و باعث می شود که به طور طبیعی در داخل مخزن بالا بیاید.

3. گردش روغن طبیعی (همرفت)

استاندارد ترین ترانسفورماتور غوطه ور در روغن طراحی ها برای خنک کردن بر همرفت طبیعی متکی هستند:

• روغن داغ به بالای مخزن ترانسفورماتور می رسد
• روغن کولر برای تعویض آن پایین می آید
• این گردش مداوم گرما را از اجزای حیاتی دور می کند

این فرآیند نیازی به نیروی خارجی ندارد و قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می دهد.

4. دفع گرما از طریق رادیاتورها یا پره های خنک کننده

هنگامی که روغن داغ به قسمت بالایی مخزن رسید، گرما به زیر منتقل می شود:

• پانل های رادیاتور
• باله های خنک کننده
• دیواره های مخزن راه راه

این ساختارها مساحت سطح را افزایش می دهند و اجازه می دهند گرما از طریق همرفت طبیعی و تابش به هوای اطراف پخش شود.

5. روش های خنک کننده پیشرفته برای رتبه های بالاتر

برای ترانسفورماتورهای بزرگتر یا با ظرفیت بالاتر، ممکن است از روش های خنک کننده اضافی استفاده شود:

• اونان (روغن طبیعی هوای طبیعی)
• ONAF (Oil Natural Air Forced، با استفاده از فن)
• OFAF (Oil Forced Air Forced با استفاده از پمپ روغن و فن)

این پیکربندی ها راندمان خنک کننده را بهبود می بخشد و به ترانسفورماتور اجازه می دهد تا بارهای بیشتری را تحمل کند.

مقایسه سیستم خنک کننده: ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن در مقابل ترانسفورماتورهای نوع خشک

مزایای سیستم های خنک کننده مبتنی بر روغن

• عملکرد حرارتی برتر برای کاربردهای با بار بالا
• عمر عایق طولانی تر به دلیل دمای عملیاتی پایدار
• قابلیت اطمینان بالا با گردش طبیعی ساده
• مقرون به صرفه برای توزیع برق در مقیاس بزرگ

برنامه های کاربردی رایج

به لطف سیستم های خنک کننده موثر آنها، ترانسفورماتور غوطه ور در روغنs به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

• نیروگاه های تولید برق
• پست های برق
• تاسیسات صنعتی
• سیستم های انرژی تجدیدپذیر
• شبکه های توزیع در فضای باز

سوالات متداول (سؤالات متداول)

چرا روغن برای خنک کردن ترانسفورماتور بهتر از هوا است؟

روغن قابلیت انتقال حرارت بالاتری نسبت به هوا دارد و می‌تواند مستقیماً با اجزای داغ تماس پیدا کند و باعث حذف سریع‌تر و یکنواخت‌تر حرارت می‌شود.

آیا روغن ترانسفورماتور فقط خنک می شود یا اهداف دیگری را انجام می دهد؟

روغن ترانسفورماتور هم خنک کننده و هم عایق الکتریکی است و به جلوگیری از اتصال کوتاه داخلی و تخلیه جزئی کمک می کند.

آیا خنک کننده طبیعی برای همه ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن کافی است؟

خنک کننده طبیعی برای رتبه های کوچک تا متوسط ​​به خوبی کار می کند. واحدهای با ظرفیت بالا اغلب به هوای اجباری یا گردش روغن اجباری نیاز دارند.

خنک سازی چه تاثیری بر طول عمر ترانسفورماتور دارد؟

خنک کاری موثر تنش حرارتی روی مواد عایق را کاهش می دهد و به طور قابل توجهی عمر عملیاتی ترانسفورماتور را افزایش می دهد.

آیا خنک کننده غوطه ور در روغن برای استفاده در فضای باز ایمن است؟

بله. مخازن با آب بندی مناسب، روغن با کیفیت بالا و سیستم های کاهش فشار، ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن را برای نصب در فضای باز قابل اعتماد و ایمن می کنند.

روندهای آینده در خنک کننده ترانسفورماتور

تحولات مدرن بر موارد زیر تمرکز دارد:

• روغن های عایق زیست تخریب پذیر سازگار با محیط زیست
• سیستم های هوشمند پایش دما
• طراحی های رادیاتور بهبود یافته برای راندمان بالاتر

این نوآوری ها به افزایش عملکرد و پایداری ادامه می دهند ترانسفورماتور غوطه ور در روغن سیستم خنک کننده در حالی که نیازهای در حال تحول انرژی را برآورده می کند.