एक "तेल-मुक्त" शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर को फिर भी पंखा शीतलन की आवश्यकता क्यों होती है?

एक "तेल-मुक्त" शुष्क-प्रकार के ट्रांसफार्मर अभी भी पंखा शीतलन की आवश्यकता क्यों होती है?

प्रकाशित कर्ता: शंघाई एंगेडा

परिचय: प्रत्येक खरीदार द्वारा पूछा जाने वाला प्रश्न

जब आप पहली बार शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर को देखते हैं, तो एक बात स्पष्ट रूप से ध्यान आकर्षित करती है: कोई तेल टैंक नहीं है। कोई तेल स्तर गेज नहीं, कोई कंज़र्वेटर नहीं, कोई रेडिएटर नहीं, कोई रिसाव-प्रवण गैस्केट नहीं। अतः प्राकृतिक निष्कर्ष यह होता है, "इस ट्रांसफॉर्मर को किसी भी प्रकार के शीतलन की आवश्यकता नहीं है।" फिर आप आधार की ओर देखते हैं — और वहाँ वे हैं: कुंडलियों के नीचे बोल्ट किए गए पंखों की एक पंक्ति।

प्रश्न तुरंत इस प्रकार उठता है: आपने अभी-अभी मुझे बताया कि यह तेल-मुक्त है। तो फिर इसे पंखे क्यों चाहिए?

यह शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर की खरीद के दौरान सबसे आम प्रश्नों में से एक है — और बहुत अच्छा प्रश्न भी है। संक्षिप्त उत्तर यह है कि "तेल-मुक्त" शब्द बताता है कि ट्रांसफॉर्मर को कैसे विद्युतरोधित किया गया है और कैसे ठंडा किया जाता है, यह नहीं कि वह ऊष्मा उत्पन्न करता है या नहीं। प्रत्येक ट्रांसफॉर्मर काम करते समय ऊष्मा उत्पन्न करता है, और उस ऊष्मा को लगातार हटाने की आवश्यकता होती है। तेल-भरे यूनिट में, तेल ऊष्मा को दूर ले जाता है। शुष्क-प्रकार के यूनिट में, वायु यह कार्य करती है — कभी-कभी प्राकृतिक रूप से, कभी-कभी पंखों की सहायता से।

इस लेख में, हम उस उत्तर के पीछे के भौतिकी की व्याख्या करते हैं, स्पष्ट करते हैं कि पंखे विरोधाभास नहीं हैं, और यह भी बताते हैं कि रेटिंग प्लेट पर "AN/AF" अक्षरों का आपकी परियोजना के लिए क्या अर्थ है।

कुंडलियों के नीचे स्थित पंखे: AF प्रणाली ट्रांसफॉर्मर का ही एक अभिन्न हिस्सा है।

भाग १: कोई भी ट्रांसफॉर्मर कभी भी १००% कुशल नहीं होता

कोई भी मशीन अपने द्वारा प्राप्त समस्त ऊर्जा को उपयोगी कार्य में नहीं बदलती है, और ट्रांसफॉर्मर भी इससे अपवाद नहीं है। हालाँकि, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया वितरण ट्रांसफॉर्मर अत्यधिक कुशल होता है — आमतौर पर नामांकित भार पर ९८% से अधिक — लेकिन थोड़े से प्रतिशत की हानि ऊष्मा के रूप में होती है। दो तंत्र इसे प्रभावित करते हैं:

लौह हानि (कोर हानि)। जब भी कोर में चुंबकीय क्षेत्र की दिशा उलटती है, थोड़ी-सी ऊर्जा हानि होती है — स्टील में श्यानता (हिस्टेरिसिस) के कारण और कोर सामग्री में प्रेरित भंवर धाराओं के कारण। यह हानि स्थिर होती है: यह तब से मौजूद होती है जब भी ट्रांसफॉर्मर को बिजली दी जाती है, भले ही कोई भार न लगा हो।

ताँबे की हानि (भार हानि)। वाइंडिंग्स में प्रतिरोध होता है, और उनमें धारा प्रवाहित होने से I²R संबंध के अनुसार ऊष्मा उत्पन्न होती है। महत्वपूर्ण बात वर्ग (स्क्वायर) है: भार धारा को दोगुना करने पर ताँबे की हानि चार गुना हो जाती है। जैसे-जैसे ट्रांसफॉर्मर अधिक कठिनाई से काम करता है, भार हानि तेज़ी से बढ़ती है।

इनमें से कोई भी दोष नहीं है। ये विद्युतचुंबकीय परिवर्तन के अपरिहार्य भौतिकी हैं। इसका परिणाम यह है कि ट्रांसफॉर्मर हमेशा ऊष्मा उत्पन्न कर रहा होता है, और उस ऊष्मा को कहीं जाना ही होगा — अन्यथा तापमान बढ़ता जाएगा जब तक कि विद्युतरोधन क्षतिग्रस्त नहीं हो जाता।

भाग २: ऊष्मा विद्युतरोधन के लिए शत्रु है

व्यावहारिक रूप से, ट्रांसफॉर्मर का जीवनकाल उसके विद्युतरोधन का जीवनकाल होता है। वाइंडिंग के अंदर की विद्युतरोधन प्रणाली समय के साथ क्षीण हो जाती है, और तापमान इसके क्षीण होने की दर को प्रभावित करने वाला सबसे बड़ा कारक है।

प्रत्येक विद्युत् रोधन प्रणाली का एक तापीय वर्ग होता है — यह अधिकतम गर्म-बिंदु तापमान है जिसे वह लगातार सहन कर सकती है। शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों में सामान्यतः एफ-वर्ग का रोधन प्रयोग किया जाता है, जिसकी गर्म-बिंदु तापमान क्षमता १५५ °से है; एच-वर्ग के लिए यह १८० °से है। इन सीमाओं से अधिक तापमान पर, रोधन की आयु बहुत तेज़ी से कम हो जाती है। सामान्य नियम के अनुसार, नामांकित मान से लगातार ८–१० °से के तापमान वृद्धि के लिए, रोधन के आयु-क्षय की दर लगभग दोगुनी हो जाती है। सरल शब्दों में कहें तो: कोई ट्रांसफॉर्मर यदि लंबे समय तक थोड़ा अधिक गर्म चलाया जाए, तो उसके डिज़ाइन जीवन में दशकों की कमी आ सकती है।

यहाँ शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर के "शुष्क" भाग को सराहना के योग्य स्थान मिलता है। निर्वात-ढलाई एपॉक्सी एन्कैप्सुलेशन वाइंडिंग्स को नमी, धूल, नमक और रासायनिक पदार्थों से बचाता है, और यह स्व-शामक है — यह तेल की तुलना में वास्तविक अग्नि-सुरक्षा लाभ प्रदान करता है। लेकिन यहाँ मुख्य बात यह है: एन्कैप्सुलेशन रोधन को वातावरण से बचाता है; यह ऊष्मा को हटाने का कार्य नहीं करता। तापीय ऊर्जा को अभी भी कुंडलियों से हटाना होगा, कुंडलियों के बीच के शीतलन चैनलों के माध्यम से, और फिर आसपास की वायु में बाहर निकालना होगा।

संलग्न और स्व-शामक — लेकिन फिर भी ऊष्मा उत्पन्न कर रहा है जिसे कहीं और जाना होगा।

भाग ३: एएन — प्राकृतिक वायु शीतलन, और जहाँ यह अपनी सीमा पर पहुँचता है

उस ऊष्मा को हटाने का सबसे सरल तरीका कुछ न करना है: ट्रांसफॉर्मर के आसपास की वायु को गर्म होने देना, ऊपर उठने देना, और नीचे से ठंडी वायु द्वारा इसका स्थान लेने देना। यह प्राकृतिक संवहन है, और यह एएन/एएफ में "एएन" है — वायु प्राकृतिक .

एएन शीतलन अत्यंत सुरुचिपूर्ण है क्योंकि इसमें कोई गतिमान भाग नहीं होते: कोई पंखे नहीं, कोई बेयरिंग नहीं, कोई मोटर नहीं — कुछ भी घिसने या विफल होने के लिए नहीं। कम भार वाले अनुप्रयोगों और ऐसी स्थापनाओं में जहाँ शामकता अत्यंत महत्वपूर्ण है, केवल एएन ट्रांसफॉर्मर सही विकल्प है। लेकिन प्राकृतिक संवहन मृदु है। यह जितनी ऊष्मा हटा सकता है, वह तापमान अंतर और वायु प्रवाह पर निर्भर करता है, और यह उच्च निरंतर भार को बनाए रखने के लिए पर्याप्त नहीं है।

इसीलिए अधिकांश शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों के नामपट्ट पर दो रेटिंग्स अंकित होती हैं — एक AN रेटिंग और एक AF रेटिंग। AN रेटिंग वह निरंतर लोड है जो ट्रांसफॉर्मर प्राकृतिक संवहन मात्र का उपयोग करके सँभाल सकता है। यह एक सावधानीपूर्ण, "हमेशा सुरक्षित" संख्या है — और कई खरीदारों के लिए, यह पर्याप्त नहीं है।

भाग ४: AF — वास्तव में पंखे क्या करते हैं

समाधान है कि वायु को ऊर्जा प्रदान की जाए। ठीक यही काम शीतलन पंखा करता है: घूर्णन करती ब्लेड्स वायु को त्वरित करती हैं, जिससे दबाव का अंतर उत्पन्न होता है जो कुंडलियों के बीच के शीतलन डक्ट्स के माध्यम से एक निरंतर, निर्देशित वायु प्रवाह को संचालित करता है।

शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों में, दो प्रकार के पंखे सामान्य हैं। क्रॉस-फ्लो (स्पर्शरेखीय) पंखे — लंबे बेलनाकार इम्पेलर्स जो कुंडली समूह की पूरी चौड़ाई पर वायु की एक समान परत को फैलाते हैं — GFDD-प्रकार की पंखा श्रृंखला में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जो कुंडलियों के नीचे या उनके पास स्थित होती है। एक्सियल फ़ैन जो आधार पर लगाए गए हैं, वे ऊर्ध्वाधर शीतलन डक्ट्स के माध्यम से वायु को ऊपर की ओर धकेलते हैं।

प्रभाव सूक्ष्म नहीं है। बलात् वायु प्रवाह एक गर्म सतह से ऊष्मा को प्राकृतिक संवहन की तुलना में कई गुना तेज़ी से हटा देता है, क्योंकि यह गर्म वायु की सीमा परत को लगातार ठंडी वायु से प्रतिस्थापित करता है। परिणाम: पंखे चल रहे होने पर, ट्रांसफॉर्मर अपनी वाइंडिंग के गर्म-बिंदु तापमान को इसकी विद्युतरोधन श्रेणी के सुरक्षित सीमा के भीतर बनाए रखते हुए काफी अधिक निरंतर भार वहन कर सकता है। यही "AF" — वायु बाध्य — नामपट्टिका पर अंकित विशिष्टता है।

पंखा स्वयं: एक क्रॉस-फ्लो इम्पेलर जो कुंडलियों के समग्र रूप से समान रूप से वायु के बड़े आयतन को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

भाग ५: AN और AF का साथ में कार्य करना — स्वचालित नियंत्रण लूप

दिलचस्प बात यह है कि AN और AF दो अलग-अलग उत्पाद नहीं हैं — वे एक ही ट्रांसफॉर्मर के दो संचालन मोड हैं, जिन्हें तापमान नियंत्रण प्रणाली द्वारा स्वचालित रूप से स्विच किया जाता है।

वाइंडिंग्स में तापमान सेंसर (आमतौर पर पीटी१०० प्रतिरोध सेंसर) अंतर्निहित होते हैं। एक वाइंडिंग तापमान नियंत्रक उन्हें लगातार पढ़ता रहता है। हल्के भार के तहत, तापमान कम बना रहता है और पंखे बंद रहते हैं — ट्रांसफार्मर एएन मोड में शांति से काम करता है। जैसे-जैसे भार बढ़ता है और वाइंडिंग का तापमान निर्धारित सीमा को पार कर जाता है, नियंत्रक पंखों को चालू कर देता है; वायु प्रवाह बढ़ जाता है और तापमान नियंत्रित रखा जाता है। जब भार कम हो जाता है और तापमान फिर से सीमा से नीचे गिर जाता है, पंखे बंद हो जाते हैं।

यह बंद लूप ऑपरेटर को दोनों दुनिया का सबसे अच्छा देता है: आंशिक भार पर एएन का शांत, कम रखरखाव वाला व्यवहार और ठीक उस समय एएफ का उच्च निरंतर आउटपुट जब यह आवश्यक होता है। यह इस लेख के शीर्ष पर दिए गए चित्र में कुंडलियों के नीचे पंखों की पंक्तियों की व्याख्या भी करता है: वे एएफ प्रणाली हैं, जिन्हें ट्रांसफार्मर के एक अभिन्न हिस्से के रूप में स्थापित और वायर किया गया है, ताकि नियंत्रक द्वारा किसी भी क्षण उन्हें चालू किया जा सके।

सेवा स्थिति में पंखे: कुंडलियों के नीचे आधार पर लगाए गए, ट्रांसफॉर्मर के स्वचालित तापमान नियंत्रण लूप में वायर किए गए।

रखरखाव योजनाकारों के लिए एक नोट: अधिकांश शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों में, पंखे एकमात्र गतिशील भाग होते हैं। उनमें बेयरिंग और मोटर होते हैं जिनकी अंततः देखभाल की आवश्यकता होगी। निरंतर-उपयोग वाली स्थापनाओं में, आदर्श प्रथा के रूप में अतिरिक्त पंखे इकाइयाँ और एक सरल निरीक्षण कार्यक्रम अपनाया जाता है — और अच्छे ट्रांसफॉर्मर आपूर्तिकर्ता पंखे के स्थापना डिज़ाइन को इस प्रकार करते हैं कि ट्रांसफॉर्मर को लंबे समय तक बिना बिजली कटे हुए ही एक इकाई को बदला जा सके।

भाग ६: यह खरीदार के रूप में आपके लिए क्या अर्थ रखता है

AN/AF प्रणाली को समझना आपके उद्धरण को पढ़ने और ट्रांसफॉर्मर के विनिर्देशन के तरीके को बदल देता है:

दोनों रेटिंग्स पढ़ें।

• एक ट्रांसफॉर्मर को अक्सर उसकी AN/AF रेटिंग जोड़ी द्वारा उद्धृत किया जाता है (उदाहरण के लिए, AN/AF ८००/१००० kVA)। सुनिश्चित करें कि आप जिस रेटिंग की तुलना कर रहे हैं, वह आपके वास्तविक कार्य चक्र के अनुरूप हो। यदि आपका भार प्रोफ़ाइल छोटे लेकिन उच्च शिखरों को दर्शाता है, तो AF रेटिंग उन्हें कवर कर सकती है बिना कि आपको एक बड़े फ्रेम की आवश्यकता हो।

नियंत्रण प्रणाली की जाँच करें।

• इकाई में वाइंडिंग तापमान नियंत्रण की उपलब्धता की पुष्टि करें और सुनिश्चित करें कि प्रशंसक स्विचिंग दहलीज़ें आपकी वातावरणीय स्थितियों के अनुसार सही ढंग से सेट की गई हैं।

वातावरण पर विचार करें।

• दोनों रेटिंग्स एक संदर्भ वातावरणीय तापमान और ऊंचाई की परिकल्पना करती हैं; गर्म कमरों और उच्च ऊंचाई वाले स्थानों पर ट्रांसफॉर्मर की क्षमता कम हो जाती है, और प्रशंसकों को अधिक प्रयास करना पड़ता है। डेरेटिंग नियम आपूर्तिकर्ता के तकनीकी दस्तावेज़ों में बताए गए होने चाहिए।

प्रशंसकों की योजना बनाएं।

• वे एकमात्र खपत योग्य भाग हैं। अतिरिक्त प्रशंसक इकाइयों और आवधिक निरीक्षण के लिए बजट तैयार करें — यह एक छोटी लागत है, जो AF रेटिंग के द्वारा प्राप्त लचीलापन की तुलना में।

"शुष्क" के लाभों को याद रखें।

• प्रशंसक शुष्क-प्रकार के मूल्य प्रस्ताव को नहीं बदलता: कोई तेल रिसाव नहीं, कोई तेल का नमूना लेना या फ़िल्टर करना नहीं, तेल से आग का कोई जोखिम नहीं, संक्षिप्त आकार, और आंतरिक स्थापना में आसानी। प्रशंसक केवल उस ऊष्मा को हटाता है जो एक पारंपरिक इकाई में तेल द्वारा हटाई जाती।

निष्कर्ष: तेल-मुक्त होने का अर्थ ऊष्मा-मुक्त होना नहीं है

स्पष्ट विरोधाभास का स्पष्ट समाधान तभी होता है जब आप दो अवधारणाओं को अलग कर लेते हैं। "तेल-मुक्त" इन्सुलेशन और कूलिंग माध्यम का वर्णन करता है: एपॉक्सी, वायु और अग्नि सुरक्षा, तेल के स्थान पर। "फैन्स" कूलिंग विधि का वर्णन करते हैं: सक्रिय वायु प्रवाह, निष्क्रिय संवहन के स्थान पर। एक दूसरे को रद्द नहीं करता — बल्कि वे एक साथ काम करते हैं।

शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर के नीचे लगे फैन्स यह संकेत नहीं देते कि डिज़ाइन में कोई कमी है, न ही वे कोई वैकल्पिक अतिरिक्त उपकरण हैं। वे वह तंत्र हैं जो एक शामिल, संयमित AN मशीन को लचीली AN/AF मशीन में बदल देते हैं, जो आवश्यकता पड़ने पर भारी भार ले सकती है और जब संभव हो तो निःशब्द चल सकती है। इसे समझना ही नामपट्टिका के आधार पर ट्रांसफॉर्मर का चयन करने और भौतिकी के आधार पर चयन करने के बीच का अंतर है — और यही भौतिकी आपकी स्थापना को ठंडी रखती है और लंबे समय तक चलाए रखती है।

सुझाए गए एसईओ मेटा

मेटा शीर्षक:

• एक "तेल-मुक्त" शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर को फिर भी फैन कूलिंग की आवश्यकता क्यों होती है? | शंघाई एंगेडा

मेटा विवरण:

• शुष्क-प्रकार के ट्रांसफॉर्मर तेल-मुक्त होते हैं — फिर भी उनमें शीतलन पंखे क्यों होते हैं? एन/एफ शीतलन, ऊष्मा और विद्युत रोधन आयु के भौतिकी की व्याख्या बी2बी खरीदारों के लिए की गई है।

कीवर्ड:

• शुष्क-प्रकार का ट्रांसफॉर्मर, कास्ट रेज़िन ट्रांसफॉर्मर, एफ शीतलन पंखा, एन/एफ रेटिंग, ट्रांसफॉर्मर शीतलन, क्रॉस-फ्लो पंखा, वाइंडिंग तापमान, शंघाई एंगेडा