La spiegazione più completa del sistema di raffreddamento del trasformatore

1. Rappresentazione del metodo di raffreddamento

Il metodo di raffreddamento del trasformatore è generalmente rappresentato da una combinazione di quattro codici, che sono rappresentati come segue da sinistra a destra:

Ad esempio: ONAN significa autoraffreddamento a immersione in olio, cioè l'olio interno circola naturalmente e l'aria esterna circola naturalmente

In secondo luogo, il metodo di raffreddamento del trasformatore

Il metodo di raffreddamento dei trasformatori di potenza immersi in olio, a seconda della loro capacità, può essere suddiviso in: raffreddamento ad olio autonomo, raffreddamento ad aria, raffreddamento ad aria con circolazione forzata dell'olio, raffreddamento ad acqua con circolazione forzata dell'olio e così via.

1. Raffreddamento autonomo a immersione in olio

Il sistema di raffreddamento ad autoraffreddamento a immersione in olio non necessita di apparecchiature di raffreddamento speciali; l'olio circola naturalmente nel trasformatore e il calore proveniente dal nucleo di ferro e dagli avvolgimenti viene trasferito alla parete del serbatoio o al radiatore per convezione dell'olio. In base alla potenza del trasformatore, si possono distinguere tre diverse strutture:

1.1. Parete della scatola liscia. Il trasformatore di piccola potenza adotta questa struttura: il guscio della scatola è saldato con una piastra d'acciaio e la parete della scatola è completamente liscia;

1.2. Parete della scatola con nervature di raffreddamento. Saldare delle nervature di dissipazione del calore sulla parete liscia della scatola per aumentare l'area di contatto con l'aria, soluzione adatta per trasformatori con capacità leggermente superiore;

1.3. Raffreddamento tramite tubo di calore o radiatore. Per i trasformatori di maggiore capacità, al fine di aumentare la superficie di raffreddamento del serbatoio del carburante, vengono installati diversi radiatori all'esterno del serbatoio. Il radiatore è un insieme di tubi di dissipazione del calore con collettori superiore e inferiore. Rimuovere i componenti.

La Figura 1 mostra il percorso del flusso d'olio in un trasformatore autoraffreddato a bagno d'olio con tubi di calore. Quando il trasformatore è in funzione, l'olio nel serbatoio si riscalda a causa del riscaldamento del nucleo di ferro e degli avvolgimenti; l'olio caldo sale verso la parte superiore del serbatoio e, attraverso l'ingresso superiore, entra nel tubo di dissipazione del calore, raffreddandosi. L'olio freddo scende quindi nel tubo di dissipazione e, dall'estremità inferiore del tubo, circola automaticamente nella parte inferiore del serbatoio del trasformatore, raffreddando efficacemente il nucleo e gli avvolgimenti.

Il sistema di raffreddamento ad autoraffreddamento a immersione in olio ha una struttura semplice e un'elevata affidabilità, ed è ampiamente utilizzato nei trasformatori con una potenza inferiore a 10.000 kVA.

Figura 1 Percorso del flusso d'olio di un trasformatore autoraffreddante immerso in olio

1 - serbatoio del carburante; 2 - nucleo di ferro e avvolgimento; 3 - tubo di raffreddamento

2. Raffreddamento ad aria a bagno d'olio

Il sistema di raffreddamento ad aria con immersione in olio, noto anche come sistema di raffreddamento ad aria forzata a circolazione naturale dell'olio, prevede l'installazione di una o più ventole accanto a ciascun radiatore del serbatoio dell'olio del trasformatore, convertendo la convezione naturale dell'aria in convezione forzata per migliorare la capacità di dissipazione del calore del radiatore. Rispetto al sistema di autoraffreddamento, l'effetto di raffreddamento può essere incrementato dal 150% al 200%, il che equivale a un aumento della potenza di uscita del trasformatore dal 20% al 40%.

Quando il carico è basso, la ventola può essere arrestata per far funzionare il trasformatore in modalità di autoraffreddamento. Quando il carico supera un certo valore, ad esempio il 70% del carico nominale, la ventola può essere attivata automaticamente. Questo metodo di raffreddamento è ampiamente utilizzato nei trasformatori di media potenza superiori a 10.000 kVA.

3. Circolazione forzata dell'olio raffreddato ad aria

Sistema di raffreddamento ad aria a circolazione forzata dell'olio per trasformatori di grande potenza. Questo sistema di raffreddamento si basa sul raffreddamento ad aria con immersione in olio e prevede l'installazione di una pompa dell'olio sommersa sul tubo di collegamento tra il corpo principale del serbatoio dell'olio e il radiatore con ventola (detto anche scambiatore di calore). Quando la pompa dell'olio è in funzione, l'olio presente nel serbatoio di immersione viene aspirato dal lato superiore del radiatore e quindi immesso nel serbatoio dal lato inferiore del trasformatore, realizzando così una circolazione forzata dell'olio. L'efficacia del raffreddamento è correlata alla velocità di circolazione dell'olio. La Figura 2 mostra la struttura del sistema di raffreddamento ad aria a circolazione forzata dell'olio utilizzato nei trasformatori di grande potenza.

4. Raffreddamento ad acqua con circolazione forzata dell'olio

Il sistema di raffreddamento ad acqua a circolazione forzata dell'olio è costituito da una pompa dell'olio sommergibile, un radiatore dell'olio, una tubazione dell'olio, una tubazione dell'acqua di raffreddamento, ecc. Durante il funzionamento, l'olio presente nella parte superiore del trasformatore viene aspirato dalla pompa dell'olio e quindi pressurizzato. Quando l'olio viene forzato a passare attraverso il radiatore dell'olio, l'acqua di raffreddamento viene utilizzata per raffreddarlo. Pertanto, in questo sistema di raffreddamento, il calore del nucleo di ferro e degli avvolgimenti viene prima trasferito all'olio e poi il calore dell'olio viene trasferito all'acqua di raffreddamento. Questo metodo di raffreddamento funziona bene, ma i requisiti di tenuta del trasformatore sono molto elevati e la pressione dell'olio deve essere superiore alla pressione dell'acqua di raffreddamento durante il processo di raffreddamento. La struttura del sistema di raffreddamento ad acqua a circolazione forzata dell'olio è mostrata in Figura 3.