Как работает система принудительного охлаждения силового трансформатора

При работе силового трансформатора нагреваются обмотки, магнитопровод и трансформаторное масло. Часть тепла отводится естественным путём, но при росте нагрузки этого может оказаться недостаточно. Тогда включается принудительный обдув радиаторов.

Воздух через радиаторные секции перемещают вентиляторы с отдельными электродвигателями. Чем интенсивнее поток, тем быстрее масло отдаёт накопленное тепло окружающей среде.

Как тепло выходит из трансформатора

Тепло сначала передаётся от обмоток и магнитопровода трансформаторному маслу. Нагретое масло поднимается в верхнюю часть бака и поступает в радиаторные секции.

Проходя через радиаторы, оно охлаждается и возвращается обратно. При умеренной нагрузке такой циркуляции может быть достаточно без работающих вентиляторов.

Когда температура или нагрузка увеличиваются, естественный теплообмен уже не обеспечивает необходимой скорости охлаждения. Через радиаторы требуется пропустить больше воздуха, поэтому система запускает принудительный обдув.

Из чего состоит система принудительного обдува

Основные элементы системы:

• радиаторные секции;

• осевые вентиляторы;

• электродвигатели;

• защитные сетки;

• температурные датчики;

• контакторы и аппаратура управления;

• кабельные линии;

• устройства защиты.

Радиаторы увеличивают площадь теплообмена. Вентиляторы направляют через них воздух, а электродвигатели вращают крыльчатки с заданной частотой.

Работой оборудования управляет автоматика. Она получает данные от температурных датчиков и включает необходимое количество вентиляторов.

Когда запускаются вентиляторы

Принудительное охлаждение может включаться по нескольким условиям:

• достижение установленной температуры масла;

• повышение температуры обмоток;

• рост нагрузки трансформатора;

• ручная команда обслуживающего персонала;

• работа по заранее заданному алгоритму.

На крупных трансформаторах вентиляторы нередко включаются группами. Сначала запускается первая ступень обдува. Если температура продолжает расти, подключается следующая группа.

Ступенчатая схема уменьшает расход электроэнергии и позволяет не запускать всё оборудование при небольшой нагрузке.

Что происходит после включения обдува

Электродвигатель разгоняет крыльчатку, и перед радиатором появляется направленный воздушный поток. Воздух проходит между трубками или пластинами радиаторной секции и уносит тепло с их поверхности.

Охлаждённое масло возвращается в бак трансформатора. Температура постепенно снижается или стабилизируется на допустимом уровне.

При правильной работе системы воздушный поток должен равномерно проходить через радиатор. Недостаточно, чтобы крыльчатка просто вращалась. Важно направление потока, фактическая производительность вентилятора и отсутствие препятствий перед радиаторной секцией.

Какую роль выполняет электродвигатель

Электродвигатель обдува работает в составе вентиляционного узла. Его задача — поддерживать вращение крыльчатки при длительной нагрузке и наружных условиях эксплуатации.

Для такого оборудования важны:

• стабильная частота вращения;

• соответствие мощности крыльчатке;

• подходящее монтажное исполнение;

• правильное положение вала;

• устойчивость к температуре и влажности;

• надёжная работа после длительного простоя;

• совместимость с системой управления трансформатора.

Стандартный общепромышленный двигатель не всегда можно установить вместо специализированной модели. Даже при одинаковой мощности могут отличаться фланец, вал, крепёжные отверстия и расположение крыльчатки.

Для таких узлов применяют специальные электродвигатели обдува трансформаторов, рассчитанные на установку в вентиляционные системы радиаторного охлаждения.

Почему вентилятор может вращаться, но охлаждать плохо

Снижение производительности не всегда связано с полной остановкой двигателя.

Обдув ухудшается, если:

• перепутано направление вращения;

• деформированы лопасти;

• крыльчатка установлена слишком близко к сетке;

• радиатор загрязнён;

• защитное ограждение перекрывает поток;

• двигатель не набирает номинальные обороты;

• напряжение питания ниже нормы;

• часть вентиляторов не запускается;

• автоматика поздно подаёт команду на включение.

После ремонта необходимо проверить не только вращение, но и направление воздуха. Поток должен проходить через радиаторную секцию в предусмотренную конструкцией сторону.

Что происходит при отказе одного двигателя

Если один вентилятор остановился, остальные могут продолжать работать. Однако общая производительность системы снижается.

При высокой нагрузке отказ даже одного узла способен привести к росту температуры масла. Особенно заметно это в жаркую погоду, когда разница между температурой радиатора и окружающего воздуха уменьшается.

Автоматика может выдать сигнал неисправности, но причиной остановки необязательно является сам двигатель. Проверяют также:

• предохранители;

• автоматические выключатели;

• контакторы;

• кабель;

• клеммные соединения;

• температурные реле;

• цепь управления.

Признаки неисправности вентиляционного узла

На необходимость проверки указывают:

• повышенный гул;

• вибрация защитной сетки;

• медленный разгон;

• периодическая остановка;

• сильный нагрев корпуса двигателя;

• неодинаковый поток от соседних вентиляторов;

• задевание лопастей;

• частое срабатывание защиты;

• рост температуры трансформатора при работающем обдуве.

Сильная вибрация часто связана с крыльчаткой, а не с электрической частью двигателя. Причиной может быть деформация лопасти, износ ступицы или нарушение балансировки.

Главное

Принудительное охлаждение увеличивает теплоотдачу радиаторов и помогает трансформатору работать при повышенной нагрузке. Вентиляторы включаются автоматически или вручную, создают поток через радиаторные секции и ускоряют охлаждение масла.

Надёжность системы зависит не только от состояния электродвигателей. Необходимо контролировать крыльчатки, электрические цепи, автоматику, направление вращения и чистоту радиаторов.

При замене привода подбирают не просто двигатель подходящей мощности, а модель, совместимую с конструкцией конкретного вентиляционного узла.