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I modi principali per raffreddarli si riducono a un paio di nozioni di base. Innanzitutto, c'è il raffreddamento ad aria naturale, che viene chiamato AN per air natural. Questo dipende completamente dalla convezione naturale e dall'irraggiamento per allontanare il calore.
Il calore si accumula negli avvolgimenti e nel nucleo, riscaldando l'aria circostante. Quell'aria più calda diventa più leggera e sale da sola. L'aria più fresca entra quindi dal basso, mentre l'aria calda esce attraverso le prese d'aria in alto. Ciò mantiene una corrente costante in ogni momento.
I progettisti hanno inserito prese d'aria e percorsi d'aria all'interno in punti intelligenti per aumentare il flusso. Inoltre ingrandiscono la parte esterna con alette o forme ondulate per favorire un migliore irraggiamento del calore. Vedi molto questo metodo nelle unità più piccole, diciamo fino a circa 2.000 kVA. È adatto a luoghi con carichi costanti non troppo pesanti.
Poi c'è il raffreddamento ad aria forzata, noto come AF per aria forzata. Questo entra in gioco per maggiori esigenze di potenza o quando le cose si sovraccaricano un po'. Utilizza i ventilatori per spingere l'aria più forte e più velocemente.
I ventilatori si trovano lungo l'asse, puntati direttamente al nucleo e agli avvolgimenti. I sensori negli avvolgimenti osservano la temperatura e la controllano. In condizioni di funzionamento normale, se le temperature rimangono al di sotto di qualcosa come 110 gradi C, le ventole restano inattive.
Quando il caldo sale, i ventilatori si avviano gradualmente, uno o più alla volta. Ciò accelera molto il raffreddamento. Il trasformatore può sopportare per brevi periodi sovraccarichi dal 125 al 150% della sua potenza nominale. Lo fa senza danneggiare l'isolamento interno.
Rispetto alla semplice aria naturale, questa configurazione forzata aumenta la rimozione del calore dal 30 al 50%. Abbastanza utile per i lavori più difficili.
I progettisti ora integrano anche la gestione termica completa. Ciò significa sensori e controlli tutti collegati insieme. Utilizzano RTD PT100 o termocoppie bloccate direttamente negli avvolgimenti per letture della temperatura in tempo reale.
I controller intelligenti funzionano su microprocessori. Tengono d'occhio il calore e regolano il raffreddamento gradualmente. Ricevi allarmi quando le temperature raggiungono i setpoint. Le ventole si accendono e si spengono secondo necessità. Se fa troppo caldo, inviano segnali di intervento ai dispositivi di protezione a monte.
Questi si collegano anche tramite Modbus o Ethernet per il controllo a distanza. Tutto ciò aiuta a far sì che le cose funzionino senza intoppi.
I trasformatori seguono classi di temperatura impostate per l'isolamento. La classe B raggiunge il massimo a 130 gradi C, con un aumento di 80 gradi K oltre i 40 gradi C ambientali. La classe F arriva a 155 gradi C, consentendo un aumento di 100 gradi K nello stesso ambiente.
La classe H raggiunge i 180 gradi C, con un aumento di 125 gradi K oltre i 40 gradi C ambientali. Ogni classe stabilisce dei limiti sulla quantità di calore che si accumula in modo sicuro.
L'ingegneria copre diversi modi in cui il calore si muove. La conduzione lo trasporta dagli avvolgimenti in rame attraverso l'isolamento fino all'involucro esterno. La convezione consente all'aria in movimento di allontanare il calore dalle parti solide.
La radiazione invia infrarossi dai punti caldi alle aree più fredde circostanti. Tutti e tre lavorano insieme nella progettazione.
Alcuni fattori dipendono da dove lo mettitrasformatore. Ad altitudini elevate, l'aria più rarefatta riduce la potenza di raffreddamento, quindi è necessario ridurre o aggiungere più capacità. Gli ambienti caldi implicano la necessità di margini extra o di sistemi migliori integrati.
Polvere o inquinamento richiedono filtri o custodie sigillate con livello IP54 o superiore. Quelli proteggono ma possono rallentare leggermente il flusso d'aria.
L'installazione è molto importante per mantenere efficace il raffreddamento. È necessario lasciare le giuste distanze dalle pareti e dagli ingranaggi in modo che l'aria possa circolare liberamente. La configurazione della stanza necessita di prese d'aria che espellono bene il calore, soprattutto con più di un'unità.
La pulizia occasionale dei percorsi dell'aria e delle superfici mantiene le prestazioni al livello delle specifiche. Saltalo e le cose soffriranno nel tempo.
