ما هي درجة حرارة تشغيل محول من النوع الجاف

̄ ̄ ̄ ̄16 يونيو 2025 يونيو 2025 08:06:23

في نظام الطاقة، تلعب المحولات من النوع الجاف دورًا حيويًا في توفير دعم طاقة مستقر وموثوق لأنواع مختلفة من المعدات الكهربائية. لا تؤثر درجة حرارة تشغيلها كمعلمة رئيسية، ليس فقط بشكل مباشر على أداء المحول، ولكنها ترتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بعمر الخدمة وسلامة المعدات. إن فهم درجة حرارة تشغيل المعرفة المتعلقة بالمحول من النوع الجاف، لضمان التشغيل الفعال والمستقر لنظام الطاقة له أهمية كبيرة.

نطاق درجة حرارة التشغيل العادية للمحول من النوع الجاف

لا يتم تثبيت نطاق درجة حرارة التشغيل العادية للمحول من النوع الجاف، ولكن من خلال مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك درجة مقاومة الحرارة لمواد العزل تلعب دورًا حاسمًا. مستوى مختلف من المواد العازلة المقاومة للحرارة، يمكن أن تتحمل درجة الحرارة القصوى درجة حرارة مختلفة. في الوقت الحاضر، في مجال تصنيع المحولات من النوع الجاف، فئة المواد العازلة الشائعة المقاومة للحرارة من الفئة A و E و B و F و H و C.

عزل من الفئة A:: درجة حرارة التشغيل المحددة هي 105 درجة مئوية ويجب أن يكون أقصى ارتفاع في درجة الحرارة أقل من 60 كلفن. هذا يعني أنه من الناحية العملية، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة لف المحول 85 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 60 كلفن) عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية.

عزل من الفئة Eدرجة حرارة التشغيل الحدية هي 120 درجة مئوية ويجب أن يكون أقصى ارتفاع في درجة الحرارة أقل من 75 كلفن. بافتراض أن درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية أيضًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللف 100 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 75 كلفن).

عزل من الفئة Bدرجة حرارة التشغيل المحددة هي 130 درجة مئوية، ويجب أن يكون أقصى ارتفاع في درجة الحرارة أقل من 80 كلفن. بالتوافق مع درجة الحرارة المحيطة المذكورة أعلاه، يجب التحكم في درجة حرارة اللف أقل من 105 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 80 كلفن).

عزل من الفئة Fدرجة حرارة التشغيل المحددة هي 155 درجة مئوية ويجب أن يكون أقصى ارتفاع في درجة الحرارة أقل من 100 كلفن. في هذه الحالة، يجب ألا تزيد درجة حرارة الملف عن 125 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 100 كلفن) عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية.

عزل من الفئة Hيجب أن يكون الحد الأقصى لارتفاع درجة الحرارة أقل من 125 كلفن. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية، يجب أن تبقى درجة حرارة اللف في حدود 150 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 125 كلفن).

عزل من الفئة Cيجب أن يكون الحد الأقصى لارتفاع درجة الحرارة أقل من 150 كلفن. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 25 درجة مئوية، يُسمح بدرجة حرارة لف تبلغ 175 درجة مئوية (25 درجة مئوية + 150 كلفن).

من الناحية العملية، يتم عزل معظم المحولات من النوع الجاف بعزل من الفئة F أو H. ولذلك، بشكل عام، يجب عادةً أن تبقى درجة حرارة التشغيل العادية للمحولات من النوع الجاف أقل من 155 درجة مئوية (الفئة F) أو 180 درجة مئوية (الفئة H). ومع ذلك، من وجهة نظر إطالة العمر التشغيلي للمحول وضمان الاستقرار التشغيلي، من المستحسن الحفاظ على درجة حرارة التشغيل عند مستوى منخفض نسبيًا. على سبيل المثال، بالنسبة للمحولات من النوع الجاف ذات المواد العازلة من الفئة H، فإن التحكم في درجة الحرارة بين 120 درجة مئوية و130 درجة مئوية أثناء التشغيل العادي يمكن أن يبطئ بشكل فعال من تقادم المواد العازلة ويحسن موثوقية المعدات.

العوامل المؤثرة على درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف

حجم الحمولة:: الحمل هو أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف. عندما يزداد الحمل على المحول، يزداد التيار عبر الملف وفقًا لذلك. ووفقًا لقانون جول، تتولد الحرارة عندما يمر التيار عبر موصل (Q = I²Rt، حيث Q هي الحرارة، I هي التيار، R هي المقاومة و t هي الزمن). كلما زاد التيار، تتولد حرارة أكبر في اللفات مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحول. على سبيل المثال، عندما يعمل المحول عند الحمل الكامل، تكون درجة حرارته عادةً أعلى بمقدار 20 - 30 درجة مئوية عما كانت عليه عند تشغيله عند الحمل الخفيف. في حالة تشغيل الحمل الزائد لفترة طويلة، ستستمر درجة حرارة المحول في الارتفاع، وفي الحالات الخطيرة، قد تتجاوز حد التحمل لمادة العزل، وتسرع من تقادم العزل، بل وقد تتسبب في حدوث عطل.

درجة الحرارة البيئية:: درجة الحرارة المحيطة التي يعمل فيها المحول لها تأثير مباشر على درجة حرارته. في بيئة ذات درجة حرارة عالية، تصبح ظروف تبديد الحرارة للمحول أسوأ. نظرًا لارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ينخفض الفرق في درجة الحرارة بين المحول والبيئة، وتنخفض كفاءة تبديد الحرارة، بحيث يصعب انبعاث الحرارة المتولدة داخل المحول بشكل فعال، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة. في فصل الصيف، على سبيل المثال، عندما تصل درجة الحرارة المحيطة إلى 35 ℃ - 40 ℃، سترتفع درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف مقارنة بفصلي الربيع والخريف (درجة الحرارة المحيطة حوالي 20 ℃ - 25 ℃) بشكل كبير. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة جدًا واستمرت لفترة طويلة، فقد يكون من الضروري اتخاذ تدابير تبريد إضافية، مثل التهوية المحسنة وتركيب مكيف الهواء وما إلى ذلك، لضمان تشغيل المحول ضمن نطاق درجة الحرارة العادية.

الحالة الحرارية:: الظروف الحرارية الجيدة ضرورية للتحكم في درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف. يتم تبديد حرارة المحولات بشكل أساسي من خلال الحمل الحراري الطبيعي والإشعاع وتبريد الهواء القسري وطرق أخرى لتحقيق ذلك. إذا لم يكن موقع تركيب المحول جيد التهوية، مثل وضعه في مساحة صغيرة مغلقة، لا يمكن للهواء أن يدور بشكل فعال، فسيتم تقليل تأثير التبريد بالحمل الحراري الطبيعي بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكثير من الغبار والأوساخ المتراكمة على سطح المحول سيؤثر أيضًا على قدرته على تبديد الحرارة الإشعاعية. بالنسبة لبعض المحولات من النوع الجاف ذات السعة الكبيرة، المجهزة عادةً بنظام تبريد الهواء القسري، عندما تتجاوز درجة الحرارة عتبة معينة، تبدأ المروحة تلقائيًا عن طريق تسريع تدفق الهواء لإزالة الحرارة. ومع ذلك، إذا تعطلت المروحة أو تم حظر مجرى الهواء، فلن يتمكن تأثير تبريد الهواء القسري من العمل بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحول.

مخاطر درجات حرارة التشغيل العالية على المحولات من النوع الجاف

تقادم العزل المتسارع:: تعتبر المواد العازلة جزءاً مهماً من المحولات من النوع الجاف، ويرتبط أداؤها ارتباطاً مباشراً بالتشغيل الآمن للمحول. عندما تكون درجة حرارة التشغيل عالية جدًا، سيتغير التركيب الجزيئي لمادة العزل، مما يؤدي إلى تدهور خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وتسريع عملية تقادم العزل. وقد أظهرت الدراسات أن درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف ترتفع 8 ℃ - 10 ℃، فإن سرعة شيخوخة المواد العازلة سوف تتسارع حوالي الضعف. سيؤدي تقادم العزل إلى جعل خصائص العزل لمواد العزل، مثل تقليل مقاومة العزل، وضعف قوة العزل الكهربائي، وما إلى ذلك، مما يزيد من احتمال حدوث ماس كهربائي متعرج، والتأريض واحتمالات الفشل الأخرى، مما يؤثر بشكل خطير على عمر خدمة المحول. على سبيل المثال، المحول من النوع الجاف الذي يمكن استخدامه لمدة 20 عامًا في ظل درجة حرارة التشغيل العادية قد يقصر عمره التشغيلي إلى 10 سنوات أو حتى أقصر إذا تم تشغيله في بيئة درجة حرارة عالية لفترة طويلة.

انخفاض الكفاءة التشغيلية: كلما زادت درجة حرارة تشغيل المحول، ستزداد مقاومة اللفات. وفقًا لقانون أوم (I = U / R، حيث I هي شدة التيار، و U هي الجهد، و R هي المقاومة)، فإن الزيادة في المقاومة ستؤدي إلى انخفاض في التيار إذا ظل الجهد ثابتًا. طاقة الخرج للمحول P = UI (U هو الجهد، I هو التيار)، وانخفاض التيار يعني انخفاض طاقة الخرج، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة تشغيل المحول. وفي الوقت نفسه، وبسبب الزيادة في المقاومة، تزداد الحرارة المتولدة من اللف بشكل أكبر، مما يشكل حلقة مفرغة. لا يتسبب ذلك في إهدار الطاقة فحسب، بل قد يؤثر أيضًا على جودة إمداد الطاقة لنظام الطاقة ويفشل في تلبية طلب الحمل على الطاقة.

خلق خطر محتمل على السلامة:: يمكن أن تتسبب درجات حرارة التشغيل المفرطة في عدد من مشاكل السلامة. عندما تستمر درجة الحرارة في الارتفاع بما يتجاوز حد تحمل مادة العزل، قد ينكسر العزل، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي في اللف. سوف يولد تيار الدائرة القصيرة على الفور حرارة هائلة، مما قد يؤدي إلى نشوب حريق، مما يشكل تهديدًا خطيرًا لسلامة المعدات المحيطة والأفراد. بالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب درجة الحرارة المرتفعة في تمدد الأجزاء الداخلية للمحول وتشوهها، مما يؤدي إلى ضعف التلامس والتخلخل ومشاكل أخرى، مما يزيد من تفاقم خطر التعطل. وفي بعض أماكن الطاقة الهامة، مثل المحطات الفرعية ومراكز البيانات، تتسبب المحولات من النوع الجاف في خسائر اقتصادية جسيمة وآثار اجتماعية خطيرة في حالة وقوع حادث يتعلق بالسلامة.

مراقبة درجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف والتحكم فيها

طرق مراقبة درجة الحرارة

قياس الحرارة:: هذه طريقة أكثر شيوعًا وبديهية لمراقبة درجة الحرارة. في لف أو قلب المحولات من النوع الجاف والأجزاء الرئيسية الأخرى لتركيب موازين الحرارة، مثل مقياس الحرارة المزدوج الحراري، ومقياس الحرارة RTD وما إلى ذلك. يمكن لمقاييس الحرارة هذه قياس درجة حرارة الجزء المقاس في الوقت الفعلي، وتحويل إشارة درجة الحرارة إلى خرج إشارة كهربائية، وقراءة قيمة درجة الحرارة مباشرة من خلال أداة العرض. على سبيل المثال ، تستخدم موازين الحرارة المزدوجة الحرارية التأثير الكهروحراري لمادتين معدنيتين مختلفتين ، عندما تتغير درجة الحرارة ، ستنتج أطراف المزدوجة الحرارية إمكانات حرارية ، من خلال قياس حجم الإمكانات الحرارية يمكن معرفة قيم درجة الحرارة.

طريقة الثرموستات:: منظم الحرارة هو نظام ذكي لرصد درجة الحرارة والتحكم فيها. ويتكون عادة من جهاز استشعار درجة الحرارة وجهاز تحكم ومشغل. يتم تركيب مستشعر درجة الحرارة داخل المحول ويجمع بيانات درجة الحرارة في الوقت الحقيقي وينقلها إلى وحدة التحكم. تقوم وحدة التحكم بتحليل البيانات المجمعة ومعالجتها وفقًا لعتبة درجة الحرارة المحددة مسبقًا، وعندما تتجاوز درجة الحرارة القيمة المحددة، تصدر وحدة التحكم أمرًا لدفع المشغل للعمل، مثل بدء تشغيل المروحة لتبديد الحرارة، وإرسال إشارات إنذار وما إلى ذلك. في الوقت الحاضر، أصبحت وحدة التحكم في درجة الحرارة في السوق أكثر قوة، ولا يمكنها فقط تحقيق المراقبة والتحكم في درجة الحرارة في الوقت الفعلي، ولكن لديها أيضًا وظيفة تسجيل البيانات والاتصال عن بُعد وما إلى ذلك، وهو أمر مناسب لموظفي التشغيل والصيانة لإجراء المراقبة عن بُعد وإدارة حالة تشغيل المحولات.

تدابير التحكم في درجة الحرارة

تبريد الهواء الطبيعي:: بالنسبة لبعض المحولات من النوع الجاف ذات السعة الصغيرة ودرجة حرارة التشغيل المنخفضة نسبياً، يعتبر التبريد بالهواء الطبيعي طريقة بسيطة وفعالة لتبديد الحرارة. من خلال التصميم المعقول لهيكل شكل المحول وقناة التهوية، سيتم استخدام الحمل الحراري الطبيعي للهواء للحرارة المتولدة داخل المحول إلى البيئة المحيطة. على سبيل المثال، ضع المشتت الحراري على غلاف المحول لزيادة مساحة تبديد الحرارة وتعزيز الحمل الحراري الطبيعي للهواء. في الوقت نفسه، تأكد من أن موقع تركيب المحول جيد التهوية، ولا توجد عوائق حوله لمنع تدفق الهواء، من أجل تحسين تأثير التبريد للتبريد الطبيعي للهواء.

تبريد الهواء القسريعندما يكون حمل المحول من النوع الجاف كبيرًا أو عندما تكون درجة حرارة التشغيل عالية، قد لا يكون التبريد بالهواء الطبيعي قادرًا على تلبية متطلبات تبديد الحرارة، فمن الضروري استخدام نظام التبريد بالهواء القسري هذه المرة. يتكون نظام تبريد الهواء القسري بشكل أساسي من مروحة وأنبوب هواء ونظام تحكم. عندما ترتفع درجة حرارة المحول إلى درجة معينة (مثل أن تصل درجة حرارة اللف إلى 100 - 110 ℃)، أصدر جهاز التحكم في درجة الحرارة أمرًا لبدء تشغيل المروحة. ستكون المروحة من خلال القناة عبارة عن هواء بارد ينفخ في لف المحول والقلب والأجزاء الساخنة الأخرى، مما يسرع من توزيع الحرارة. في عملية تبريد الهواء القسري، يجب أن نتحقق بانتظام من حالة تشغيل المروحة للتأكد من أن المروحة تعمل بشكل طبيعي وأن مجرى الهواء غير معاق. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للتشغيل الفعلي للمحول ، يمكن ضبط سرعة المروحة للتحكم في كثافة تبديد الحرارة ، لتحقيق عملية توفير الطاقة.

تعديل الحمولة:: التعديل المعقول لحمل المحولات من النوع الجاف هو أيضا أحد التدابير الهامة للتحكم في درجة حرارة التشغيل. من خلال مراقبة وتحليل حمل نظام الطاقة، يمكن تحسين توزيع الحمل لتجنب تشغيل المحول لفترات طويلة من الحمل الزائد. على سبيل المثال، خلال فترة ذروة استهلاك الكهرباء، يمكن تقليل العبء على المحول الحالي عن طريق نقل بعض الأحمال غير الحرجة إلى محولات أخرى لتقليل درجة حرارة تشغيله. في الوقت نفسه، بالنسبة لبعض الأحمال الموسمية أو المتقطعة، يمكن ترتيب وقت بدء تشغيل المعدات وإيقافها بشكل معقول وفقًا للطلب الفعلي، بحيث يمكن للمحول أن يعمل بكفاءة عالية ودرجة حرارة منخفضة.

تحسين بيئة التشغيل:: ومن المهم أيضا تحسين بيئة تشغيل المحولات من النوع الجاف لتقليل درجة الحرارة. أولاً، تأكد أولاً من أن مكان تركيب المحول جيد التهوية، من خلال تركيب معدات التهوية، مثل مروحة العادم، وجهاز التهوية، وما إلى ذلك، لتعزيز دوران الهواء، وإزالة الحرارة. ثانيًا، التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في بيئة التشغيل. في موسم درجات الحرارة المرتفعة، يمكن استخدام معدات تكييف الهواء ومعدات التبريد الأخرى لتقليل درجة الحرارة المحيطة؛ وبالنسبة للبيئة ذات الرطوبة العالية، يمكن تركيب معدات إزالة الرطوبة للحفاظ على جفاف البيئة. بالإضافة إلى ذلك، التنظيف المنتظم لبيئة تشغيل المحولات لمنع تراكم الغبار والأوساخ وغيرها على سطح المحول، مما يؤثر على تأثير تبديد الحرارة.

إن فهم المعرفة المتعلقة بدرجة حرارة تشغيل المحولات من النوع الجاف واتخاذ تدابير المراقبة والتحكم الفعالة هو المفتاح لضمان تشغيلها الآمن والمستقر والفعال. من خلال الاختيار المعقول لمواد العزل، وتحسين ظروف تبديد الحرارة، ومراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي، وتعديل معلمات التشغيل في الوقت المناسب وغيرها من الوسائل، يمكن التحكم في درجة حرارة تشغيل المحولات بشكل فعال لإطالة عمر خدمة المعدات وتحسين موثوقية نظام الطاقة. في الممارسة العملية، يجب على موظفي تشغيل وصيانة الطاقة إيلاء اهتمام وثيق للتغيرات في درجة حرارة المحولات من النوع الجاف، بما يتفق بدقة مع المعايير والقواعد ذات الصلة للتشغيل والصيانة، لضمان التشغيل الآمن والمستقر لنظام الطاقة.