قابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ترانسفورماتور: آنچه آزمایش 2 ثانیه ای واقعاً ثابت می کند

یک شرکت در غرب میانه ایالات متحده، سال گذشته دو ترانسفورماتور 2000 کیلوولت آمپری از کار افتاده را جایگزین کرد که هر دو با مشخصات یکسانی سفارش داده شدند: 12.47 کیلوولت دلتا تا 480Y/277 V، امپدانس 5.75٪، محدودیت تلفات یکسان. هر دو واحد تقریباً 200 متر بالادست از یک فلاش اوور فیدر عبور کردند. پس از رفع عیب، واحد A دوباره به خدمت بازگشت. آزمایش معمول نشان داد امپدانس آن 0.6٪ از گزارش کارخانه تغییر کرده است. واحد B هرگز صدای درستی نداشت - امپدانس آن 3.8 درصد کاهش داشت و وقتی مخزن باز شد، پیچ‌های داخلی سیم‌پیچ ولتاژ پایین مانند قوطی خرد شده به سمت داخل خم شده بود. امتیاز مشابه همان اعداد روی کاغذ رفتار کاملا متفاوت تحت یک گسل.

این شکاف دقیقاً همان چیزی استقابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ترانسفورماتوربه این معنی است، و این کمترین مشخصات در اکثر برگه های داده است. خریدار می‌تواند تلفات یک گزارش آزمایش را بخواند و یک پلاک نام را برای گواهینامه‌ها بررسی کند، اما استحکام اتصال کوتاه در یک آزمایش خشونت‌آمیز ثابت می‌شود که اکثر خریداران هرگز آن را تماشا نمی‌کنند. در اینجا چیزی است که آن آزمایش واقعاً ثابت می کند - و اینکه چرا دو ترانسفورماتور با مشخصات یکسان هنوز می توانند به طور متفاوتی خراب شوند.

چیقابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ترانسفورماتوردر واقع یعنی

یک ترانسفورماتورقابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ترانسفورماتورتوانایی آن برای زنده ماندن از یک خطای خارجی پیچ‌دار است - نوعی که وقتی درخت فیدر را بیرون می‌آورد، اتصال کابل از کار می‌افتد یا وسیله نقلیه با تیر برخورد می‌کند - بدون آسیب مکانیکی یا حرارتی که عمر کاری آن را کوتاه می‌کند، اتفاق می‌افتد. صنعت آن وظیفه را به صورت جاری و مدت بیان می کند. در آمریکای شمالی، IEEE C57.12.00، استاندارد الزامات عمومی برای ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور در مایع و قدرت، این الزامات را به عنوان یک اتصال کوتاه پایدار قاب می کند.دو ثانیهدر جریان خطا محاسبه شده، در حالی که واحد در بار نامی و دمای عملیاتی است اعمال می شود. شما می توانید محدوده آن استاندارد را در مورد بررسی کنیدصفحه استاندارد IEEE C57.12.00.

چرا دو ثانیه زمانی که حفاظت معمولاً یک عیب را در 5 تا 15 سیکل برطرف می کند؟ زیرا اولین پیک جریان نامتقارن، شدیدترین لحظه است، و به این دلیل که بسته شدن مجدد قطع کننده می تواند با خطای دوم و سوم متوالی به ترانسفورماتور برخورد کند. دو ثانیه همچنین سناریوی حفاظت آهسته پشتیبان را پوشش می‌دهد که شرکت‌ها در برابر آن طراحی می‌کنند: خطا واقعی است، حفاظت اولیه شکست خورده است، و ترانسفورماتور باید تا زمانی که رله پشتیبان کار کند، نگه دارد. به طور خلاصه، این شماره یک بدترین مورد عمدی است، نه یک راحتی آزمایشگاهی.

در اینجا بخشی است که اکثر خریداران از دست می دهند: همان فیزیک که نیاز به 2 ثانیه را ضروری می کند همچنین به این معنی است که ترانسفورماتوری که آزمایش معمول کارخانه را گذرانده باشد هیچ چیز در مورد ایراد ثابت نکرده است. تلفات، نسبت و حتی افزایش دما به شما چیزی در مورد نحوه عملکرد دستگاه در زمانی که جریان به هفده برابر درجه می‌پرد، نمی‌گوید.

فیزیک: چرا مقیاس نیروها با مربع جریان

یک اتصال کوتاه امپدانس بار را حذف می کند، بنابراین تنها چیزی که جریان را محدود می کند امپدانس نشتی ترانسفورماتور است - %Z آن. واحدی با امپدانس 5.75 درصد تقریباً عبور می کند17 برابر جریان نامیبه یک گسل پیچ در سمت ثانویه. نیروی الکترومغناطیسی بین سیم پیچ ها بامربع جریان، به این معنی که گسل حدودا تولید می کند300 بارنیروی مکانیکی که سیم پیچ ها در بار کامل تجربه می کنند. این تفاوت کمی نیست. این تفاوت بین یک نسیم ملایم و یک طوفان است که روی یک ساختار اثر می گذارد.

آن نیروها از دو جهت وارد می شوند. نیروی محوری سعی می‌کند سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا و ولتاژ پایین را به سمت یوغ در انتها فشار دهد و آنها را در مرکز به هم فشرده کند، به همین دلیل است که هندسه بستن و مسدود کردن انتهایی اهمیت زیادی دارد. نیروی شعاعی بر روی هر سیم‌پیچ مانند فشار روی سیلندر عمل می‌کند: سیم‌پیچ ولتاژ پایین که در اکثر طرح‌ها سیم‌پیچ داخلی است، به سمت داخل به سمت هسته رانده می‌شود و ممکن است با شکست مواجه شود.تغییر شکل سیم پیچ- کمانشی که می توانید در آن واحد غرب میانه ببینید. سیم پیچ ولتاژ بالا در کشش حلقه مانند نوارهای بشکه تحت فشار داخلی به بیرون کشیده می شود.

گرما دشمن دوم است. جریان اتصال کوتاه همچنین یک پالس حرارتی I²t را از طریق هادی ها به حرکت در می آورد. محدودیت‌های کوتاه مدت IEEE به مس اجازه می‌دهد به حدود برسد250 درجهو آلومینیوم در مورد200 درجهدر طول خطا - بسیار بالاتر از دمای عملیاتی معمولی - و عایق سیم پیچ باید این حرکت را بدون خرابی فوری تحمل کند. بین شوک مکانیکی و پالس حرارتی، یک خطای دو ثانیه ای تست تنش تمام بدنه سازه سیم پیچ است.

چگونهتست اتصال کوتاه ترانسفورماتورانجام شد

اینتست اتصال کوتاه ترانسفورماتورمتعلق به خانواده آزمون نوع است. در هر واحد خارج از خط اجرا نمی شود - هیچ کارخانه ای خطای عمدی در واحدهای تولیدی ندارد. این کار بر روی یک ترانسفورماتور نماینده یک خانواده طراحی معین انجام می شود، و گزارش پس از آن با هر واحد ساخته شده برای آن طرح سفر می کند.

این روش در مفهوم ساده است. سیم‌پیچ ولتاژ پایین کاملاً کوتاه می‌شود و ولتاژ به سمت ولتاژ بالا اعمال می‌شود و تا زمانی که جریان خطای مورد نیاز در گردش باشد افزایش می‌یابد - معمولاً در محدوده 10 تا 25 برابر جریان نامی بسته به %Z طراحی. این آزمایش آن جریان را برای مدت زمان مشخص و تعداد مشخصی شات، با ترانسفورماتور در دمای اعمال می کند. بین عکس ها، آزمایشگاه امپدانس و جریان هیجان انگیز را اندازه گیری می کند. پس از دنباله، بررسی پذیرش به دنبال سه چیز است: بدون آسیب قابل مشاهده، بدون شواهد تخلیه، و تغییر راکتانس به اندازه کافی کوچک برای ثابت ماندن هندسه سیم پیچ - یک تغییر امپدانس تقریباً2 درصد یا کمترآستانه‌ای است که اکثر کارخانه‌ها و خریداران آن را به‌عنوان قبولی در نظر می‌گیرند، و تحلیل پاسخ فرکانسی (FRA) به‌طور فزاینده‌ای به‌عنوان نظر دوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.تغییر شکل سیم پیچکه خواندن مقاومت نمی تواند آن را ببیند.

برای یک خریدار، قانون عملی ساده است: واقعی را بخواهیدتست اتصال کوتاه ترانسفورماتورگزارش، نه گواهی که «تست شده است». این گزارش اندازه گیری امپدانس قبل و بعد از آزمون، سطوح فعلی به دست آمده، تعداد شلیک ها و امضای مهندس شاهد را نشان می دهد. این سند تنها مدرک واقعی است که نشان می‌دهد یک خانواده طراحی ثابت شده است - و باید قبل از امضای PO درخواست شود، زیرا نمی‌توان آن را پس از واقعیت تولید کرد.

جزئیات تولیدی که تصمیم می‌گیرند بگذرند یا شکست بخورند

اینجا جایی است که دو کارخانه با مشخصات یکسانی از هم جدا می شوند و این دو واحد غرب میانه را توضیح می دهد. مقاومت در برابر اتصال کوتاه به دلیل طراحی الکتریکی روی کاغذ کمتر از تصمیمات مکانیکی است که هرگز در برگه داده ظاهر نمی شوند.

در سمت طراحی، اعداد کلیدی عبارتند از تعادل آمپر چرخشی - چقدر نیروهای مغناطیسی سیم پیچ HV و LV به طور یکنواخت خنثی می شوند، زیرا عدم تعادل نیروی محوری را چند برابر می کند - و گام مهاربندی بلوک های پشتیبانی شعاعی، که قدرت کمانش سیم پیچ داخلی را تعیین می کند. در طبقه مغازه، تمایز دهنده‌ها فشار را پس از خشک شدن، چگالی و موقعیت بلوک‌های انتهایی، کیفیت انتقال رسانا، و برای انواع خشک می‌کنند، اینکه آیا اشباع فشار خلاء به طور کامل سیم‌پیچ را به یک بلوک صلب متصل می‌کند یا خیر. هر یک از آن متغیرها در عکسی از ترانسفورماتور نامرئی است و در عواقب یک خطا کاملاً قابل مشاهده است.

در کارخانه ما، مکالمه اتصال کوتاه معمولاً زمانی شروع می‌شود که مشتری می‌پرسد چرا دو قیمت یک کیلو ولت‌آمیز متفاوت است، یا چرا ما اصرار داریم که در طول بررسی پیش‌تولید، از طرح مهاربندی و گیره عبور کنیم. پاسخ صادقانه این است که یک سیستم پشتیبانی سیم پیچ را نمی توان از بیرون ارزیابی کرد - خریدار یا مهندسی را در اسناد و اثبات را در گزارش آزمایش نوع می بیند یا بعد از اولین خطا متوجه تفاوت می شود. ما آزمایش‌های اتصال کوتاه را در آزمایشگاه‌های شخص ثالث انجام داده‌ایم، جایی که کل محل آزمایش در اثر ضربه می‌لرزد، و بازرسی پس از آزمون همیشه همان آیین است: اندازه‌گیری امپدانس، گوش دادن به نویز، باز کردن مخزن، و جستجوی چین و چروک‌هایی که نباید وجود داشته باشند. این تجربه به همین دلیل است که مهندسان فروش ما قبل از نقل قول، جریان خطای موجود سایت را می‌پرسند - یک واحد نصب‌شده روی پد برای یک گذرگاه شهری سفت با وظیفه‌ای کاملاً متفاوت از دستگاه تغذیه‌شده از طریق یک تغذیه‌کننده طولانی روستایی مواجه است.

قبل از سفارش چه چیزی بپرسید

این سوالات را به RFQ خود اضافه کنید و سکوت در مورد هر یک از آنها را به عنوان یک پرچم قرمز در نظر بگیرید:

اگر یک تامین کننده نتواند یک گزارش تست نوع برای طرحی که نقل می شود تهیه کند، سوال بعدی این است که در عوض چه چیزی می تواند تولید کند: نمایشی مبتنی بر محاسبات در برابر همان استاندارد، آزمایشی بر روی یک ماکت مقیاس شده، یا دعوت از شاهد هنگامی که واحد خانواده بعدی به آزمایشگاه می رود. هر سه مشروع هستند. مبهم "ترانسفورماتورهای ما مطابق با استانداردهای IEEE تست شده اند" پاسخی نیست - راهی برای تغییر موضوع است.

رویکرد رایان الکتریک

ما هر دو نوع ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن و نوع خشک را در کارخانه خود در جیانگ سو می‌سازیم، با گواهینامه‌های UL، CSA، IEEE، و DEKRA در مجموعه خود، و شریک سرمایه‌گذاری مشترک Eaton هستیم. برای سفارشات نصب شده روی پد در آمریکای شمالی، سؤال اتصال کوتاه بخشی از هر بررسی پیش از تولید است: خلاصه محاسبات طراحی، طرح مهاربندی و گزارش آزمایش نوع برای خانواده طراحی قبل از شروع تولید در بسته مستندات مونتاژ می شوند، نه پس از دوبار درخواست خریدار.

هیچ کدام از اینها عجیب و غریب نیست. این تفاوت بین فروش یک مشخصات و ساخت ماشینی است که در صورت بدرفتاری شبکه شکل خود را حفظ می کند. یک ترانسفورماتور برای ضرر و گواهینامه‌هایش خریداری می‌شود، اما بر اساس کاری که در روز بروز خطا انجام می‌دهد قضاوت می‌شود - و آن روز ماه‌ها زودتر، در مغازه پیچ‌پیچ تعیین می‌شود.

قبل از اینکه عیب اتفاق بیفتد، شواهد را دریافت کنید

اگر مشخص می کنیدقابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه ترانسفورماتوردر یک سفارش روی پد، پست یا نوع خشک، از تامین کننده خود گزارش تست نوع و خلاصه محاسبات طراحی را از قبل بخواهید و بپرسید که سایت شما واقعاً چه جریان ایرادی دارد. رتبه بندی، امپدانس سیستم و طرح حفاظتی خود را از طریق ما ارسال کنیدryan-transformers.com- قبل از اینکه به تاریخ تحویل متعهد شوید، شواهد آزمایش پشت طرح را به شما نشان خواهیم داد.

درباره نویسنده:این مقاله توسط تیم مهندسی رایان الکتریک، شریک سرمایه گذاری مشترک Eaton و سازنده ترانسفورماتور دارای گواهینامه UL/CSA در جیانگ سو، چین، که به شرکت های خدمات رسانی، پیمانکاران EPC و خریداران صنعتی در سراسر آمریکای شمالی، آمریکای لاتین، آسیای جنوب شرقی و خاورمیانه ارائه می شود، نوشته شده است.