في شهر يوليو، اتصل بنا أحد المقاولين في فينيكس بخصوص وحدة من النوع الجاف بقدرة 2000 كيلو فولت أمبير، والتي كانت تنطلق إنذار درجة حرارة الملف عند حمل 60% منذ الأسبوع الحار الأول. تم اختبار المحول نظيفًا. لم تكن الغرفة تحتوي على ذلك: منزل كهربائي على شكل حاوية مزود بفتحتين بقياس 24 بوصة، أحدهما محكم الغلق برغوة ضد غبار الصحراء.
هذه الدعوة هي سبب وجود هذه المقالة.تركيب محولات النوع الجافتتم مراجعتها من حيث الخلوصات ونصف قطر انحناء الكابل والمثبتات الزلزالية، ولا تتم مراجعتها أبدًا فيما يتعلق بالهواء. ثم تغلق الأبواب، وتعمل الوحدة، ويبدأ تسخين وسيلة التبريد الوحيدة الموجودة بها، وهو هواء الغرفة.
هذا هو الجزء الذي يفتقده معظم المشترين: المحول من النوع الجاف لا يأتي مزودًا بنظام تبريد يمكنك التجول فيه وفحصه. تأتي مع غرفة.
لماذا يفشل تركيب المحول من النوع الجاف في الغرفة، وليس في الملف
تقوم الوحدة المغمورة بالزيت بدفع خسائرها إلى الزيت، ثم إلى المشعاعات، عادة في الهواء الطلق. أمحول الراتنج المصبوبليس لديه المبرد. يتم تغليف اللفات، وتهوية العلبة، ويتم إلقاء كل كيلووات من الخسارة في الهواء الذي يمر عبر القلب والملفات. وهذا الهواء هو المشتت الحراري، ودرجة حرارته هي المتغير الوحيد في التصنيف الذي لا يستطيع المصنع التحكم فيه.
يضع IEEE C57.12.01 الأساس: 40 درجة محيطة كحد أقصى، وبالنسبة لتصميم ارتفاع 150 درجة على نظام عزل 220 درجة، يبلغ متوسط ارتفاع الملف 150 كلفن عند الحمل المقدر. اقرأ ذلك كعقد، يسمح بدخول الهواء بمقدار 40 درجة وارتفاع 150 كلفن. قم بتغيير الرقم الأول وسيتوقف الرقم الثاني عن كونه صحيحًا. في غرفة تبلغ درجة حرارتها 52 درجة، يعمل الملف بدرجة حرارة أعلى بمقدار 12 كلفن تقريبًا عند نفس التيار، وتتحرك النقطة الأكثر سخونة نحو الحد الذي تم تقييم نظام العزل وفقًا له. طريقة وضع رقم على ذلك هي دليل IEEE لدرجة حرارة النقطة الأكثر سخونة في وحدات النوع الجاف، وتمت مراجعة رمز الاختبار وراء كل رقم ارتفاع في درجة الحرارة في سبتمبر 2026.
كلتا الوثيقتين تستحق الاحتفاظ بها بجوار التقديم: ملفرمز اختبار IEEE C57.12.91-2026 للمحولات من النوع الجافودليل IEEE C57.134-2024 للأماكن الأكثر سخونة. لن يقوم أي منهما بتحديد حجم فتحات التهوية الخاصة بك، ولكنها الأساس الذي سيستخدمه أي مراجع عندما تصبح الغرفة ساخنة.
الخطوة الأولى: اقرأ الخسائر الناتجة عن لوحة الاسم، وليس كيلو فولت أمبير
الرقم الذي تحتاجه ليس 2000 كيلو فولت أمبير. إنه إجمالي الخسارة بالكيلووات عند الحمل الذي تتوقعه بالفعل، وهو موجود بالفعل على لوحة الاسم في قطعتين. يتم إصلاح فقدان عدم التحميل في اللحظة التي يتم فيها تنشيط القلب. يختلف فقدان الحمل مع مربع التيار، لذلك عند نصف الحمل يكون ربع الرقم المقدر.
لنأخذ على سبيل المثال وحدة نموذجية بقدرة 2000 كيلو فولت أمبير: فقدان حمل قدره 3.1 كيلووات وفقد تحميل قدره 16.9 كيلووات عند التيار المقنن. وهذا يعني 20.0 كيلو واط من رفض الحرارة عند التحميل الكامل، أو حوالي 68000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة، وهو الرقم الذي يحتاجه المهندس الميكانيكي.
| عامل التحميل | فقدان الحمل (كيلوواط) | خسارة عدم التحميل (كيلوواط) | الحرارة إلى الغرفة (كيلوواط) | الحرارة إلى الغرفة (وحدة حرارية بريطانية/ساعة) |
| 0% (تنشيط، بدون تحميل) | 0.0 | 3.1 | 3.1 | 10,600 |
| 50% | 4.2 | 3.1 | 7.3 | 24,900 |
| 75% | 9.5 | 3.1 | 12.6 | 43,000 |
| 100% | 16.9 | 3.1 | 20.0 | 68,200 |
تصحيحان قبل أن يأخذ أي شخص تلك الطاولة إلى مورد فتحات التهوية. أولاً، يتم ذكر فقدان الحمل عند درجة حرارة مرجعية مذكورة في تقرير الاختبار، عادة 75 درجة أو 85 درجة؛ في درجة حرارة التشغيل الحقيقية، تكون مقاومة اللف أعلى والخسارة أيضًا، لذا تعامل مع شكل اللوحة كأرضية. ثانيا، الغرفة لا ترى سوى المحول. إن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط، ومسارات الحافلات، وتشكيلات VFD والإضاءة كلها ترفض الحرارة في نفس الحجم، وفي التشكيلة نضيف عادة 5 إلى 15 كيلوواط للجيران قبل أن نسلم رقمًا إلى مقاول التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).
الخطوة الثانية: تحويل كيلووات إلى CFM
حساب تدفق الهواء هو سطر واحد من الحساب. في الوحدات الإمبراطورية، BTU/h تساوي 1.08 مرة CFM في ارتفاع درجة حرارة الهواء بالدرجة F، وبالتالي فإن CFM يساوي 3,160 مرة كيلووات مقسومًا على الارتفاع في الدرجة F. في المتر المتري، المتر المكعب في الثانية يساوي كيلووات مقسومًا على 1.206 مرة الارتفاع في K. هذا هو مجملتهوية غرفة المحولاتالتحجيم، ويستغرق الأمر خمس دقائق بمجرد حصولك على رقم الخسارة.
بالنسبة لوحدة 20 كيلووات، يحتاج ارتفاع الغرفة بمقدار 10 درجات فهرنهايت (5.6 كلفن) إلى حوالي 6,320 قدم مكعب في الدقيقة، ويحتاج الارتفاع بمقدار 15 درجة فهرنهايت إلى 4,210 قدم مكعب في الدقيقة، ويحتاج الارتفاع بمقدار 20 درجة فهرنهايت إلى 3,160 قدم مكعب في الدقيقة. يتم تحديد النوع الذي يمكنك استخدامه من خلال درجة الحرارة الخارجية للتصميم، وليس حسب التفضيل. إذا كان الهواء يأتي مباشرة من الخارج، فإن الارتفاع الذي يمكنك تحمله هو 40 درجة مطروحًا منها التصميم المحيط. إن يوم تصميم فينيكس عند درجة حرارة 43 درجة لا يترك شيئًا: لا يمكن لغرفة الهواء الطلق فقط أن تتحمل قاعدة 40 درجة على الإطلاق، ولهذا السبب تضيف المواقع الصحراوية تبريدًا ميكانيكيًا أو تقبل تخفيضًا موثقًا. موقع في ولاية أوهايو ذو تصميم محيطي 32 درجة لديه 8 K للعمل به ويمكنه البقاء في الهواء الخارجي بمفرده.
| ارتفاع هواء الغرفة | تدفق الهواء بقدرة 20 كيلووات (CFM) | مساحة حرة عند 500 إطار في الدقيقة (قدم مربع) | مساحة التهوية الاسمية بنسبة 45% مجانًا (قدم مربع) |
| 10 درجة فهرنهايت (5.6 ك) | 6,320 | 12.6 | ~28 |
| 15 درجة فهرنهايت (8.3 ك) | 4,210 | 8.4 | ~19 |
| 20 درجة فهرنهايت (11.0 ك) | 3,160 | 6.3 | ~14 |
الآن التفاصيل التي تغرق معظم الغرف. تُباع الكوة بالحجم الاسمي، لكن الهواء يتحرك فقط عبر المنطقة الحرة الخاصة بها، عادةً ما تتراوح بين 45 إلى 50% من الحجم الاسمي. توفر اللوفرتان مقاس 24 × 24 بوصة مساحة اسمية تبلغ 8 أقدام مربعة وحوالي 3.6 قدم مربع مجانًا، والتي تتجاوز 1800 قدم مربع عند 500 إطار في الدقيقة. احتاجت غرفة Phoenix في الفقرة الافتتاحية إلى 6320 قدمًا مكعبًا في الدقيقة وكان بها ما يقرب من ثلث المساحة الحرة المطلوبة. لم يكن المحول هو المشكلة أبدًا.
وينطبق نفس المنطق على مسار الإغاثة. الهواء الذي يدخل يجب أن يغادر، من خلال فتحة نفس المنطقة الحرة على الأقل، على الجانب الآخر من الغرفة، مع مسار مرتفع ومنخفض حتى تتمكن الطبقة الساخنة في السقف من الهروب. لا تعد فتحات الأبواب واختراقات الكابلات بمثابة مسار إغاثة، كما أن مخمدات الحريق المغلقة ليست كذلك.
موضع الكود غير مفيد عن عمد في هذه النقطة. المادة 450.9NFPA 70 الكود الكهربائي الوطنييتطلب تهوية كافية لتبريد المحول، ويتوقف عند هذا الحد، مع عدم وجود CFM وعدم ارتفاع درجة الحرارة. وهذا ليس سهوًا: يعتمد القدر الكافي على الخسائر، والتصميم المحيط والغرفة، ولهذا السبب بالضبط يجب أن يأتي الرقم من المشروع وليس من كتاب الرموز.
يضيف التبريد بالمروحة السعة ويضيف الحرارة
يدفع العديد من المشترين مقابل تصنيف التبريد بالمروحة لأنه يبدو وكأنه سعة مجانية: نفس النواة وقاعدة 2000 كيلو فولت أمبير و2500 كيلو فولت أمبير مع تشغيل المراوح. الغرفة تدفع ثمنها. يتم قياس فقدان الحمل مع تربيع التيار، لذلك عند تصنيف المروحة، تتراوح خسارة الحمل من 16.9 كيلو واط إلى حوالي 26.4 كيلو واط، وتضيف محركات المروحة حوالي 1.5 كيلو واط. يرتفع معدل رفض الحرارة من 20 كيلووات إلى حوالي 31 كيلووات، أي بزيادة قدرها 55% في تدفق الهواء مقابل 25% كيلوفولت أمبير إضافي. إذا تم تحديد حجم التهوية وفقًا للتصنيف الأساسي، فإن اليوم الذي تبدأ فيه المراوح هو اليوم الذي ترتفع فيه درجة حرارة الغرفة.
يتصرف الحمل التوافقي بنفس الطريقة. يؤدي التيار غير الجيبي إلى زيادة خسائر الدوامة المتعرجة إلى ما هو أبعد من قيمة 60 هرتز، ولا تزال الوحدة ذات التصنيف K أو المخفض ترفض تلك الحرارة الإضافية في نفس الغرفة. عندما يتقاسم المحول المساحة مع مجموعات VFD، تكون محركات الأقراص في كثير من الأحيان مصدرًا للحرارة أكبر من المحول عند التحميل الجزئي، ولا يقوم أحد بتضمينها في حساب فتحات التهوية.
ما الذي تفعله الغرفة المتعطشة لللف
تصل الأعراض بترتيب يمكن التنبؤ به. قراءة أجهزة استشعار اللف أعلى من منحنى اختبار المصنع عند التحميل الجزئي. تبدأ مرحلة الإنذار في المرحل المتعرج بالثرثرة في فترة ما بعد الظهر وتتم إعادة ضبطها طوال الليل. ثم تنطلق الوحدة في يوم لم يتغير فيه الحمل، بسبب تغير البيئة المحيطة.
الضرر أبطأ من التنبيه. يتضاعف العمر الحراري للعزل تقريبًا لكل 6 إلى 8 كلفن فوق النقطة الساخنة المقدرة، لذا فإن 12 كلفن من درجة حرارة الغرفة الإضافية ليست مشكلة 12 كلفن، إنها مشكلة عمر الخدمة. يضيف الراتنج المصبوب وضع فشل آخر: التدوير الحراري يكسر التغليف، ويصبح الشق موقع تفريغ جزئي، ولا يلتئم التفريغ الجزئي داخل الملف المصبوب من تلقاء نفسه. تستمر الوحدة في العمل، وتسوء الاختبارات بشكل تدريجي، وتفشل في لحظة لم يختارها أحد.
على واحدتركيب محولات النوع الجافتم استدعاؤنا مرة أخرى في تكساس، حيث كانت هناك ثلاث وحدات بقدرة 1500 كيلو فولت أمبير تتقاسم غرفة بمساحة 12 × 6 مترًا مع فتحة تهوية بمتر مربع واحد. بحلول الصيف الثالث، تم الاحتفاظ بالوحدات بنسبة 80٪ تقريبًا من لوحة الاسم من خلال حماية الملفات الخاصة بها. لم يكن الإصلاح محولاً جديدًا. كانت تبلغ مساحتها 14 قدمًا مربعًا من المساحة الحرة الإضافية وتم تركيب مخمد الإغاثة في غضون يومين.
ما يجب وضعه في المواصفات
إذا كنت تكتب المواصفات، أو تراجع التقديم، فإن هذه العناصر الستة تقوم بتسوية الجانب الهوائي قبل بناء الوحدة:
• الخسائر في الحمل المتوقع، وليس فقط في لوحة الاسم: عدم التحميل وفقدان التحميل من عرض الأسعار، مع ذكر درجة الحرارة المرجعية.
• التصميم المحيط داخل الغرفة، مأخوذة من اللمبة الجافة ذات التصميم المحلي، بالإضافة إلى أي اكتساب للطاقة الشمسية من خلال السقف.
• ما إذا كان سيتم استخدام تصنيف المعجبين أم لا، وإذا كان الأمر كذلك، فإن رقم الخسارة الأعلى يأتي معه.
• ارتفاع الغرفة المستهدفة، عادةً من 5 إلى 8 K، وهو ما يحدد CFM.
• منطقة اللوفر الحرة، بالقدم المربع، وليس بالحجم الاسمي، مع مسار التضاريس الموضح في الرسم.
• إنذار درجة الحرارة المتعرجة وإعدادات الرحلة، مكتوب في ورقة التكليف لذا فإن الصيف الأول ليس مفاجأة.
تهوية غرفة المحولاتإن تحديد الحجم ينتمي إلى مجموعة الرسم الكهربائي، بجانب جدول المحولات، وليس فقط إلى المجموعة الميكانيكية التي لن يبحث عنها المقاول الكهربائي أبدًا. مصنعنا في Jiangsu يدير 120,000 متر مربع من مساحة الإنتاج مع أكثر من 180 مجموعة من المعدات الرئيسية و37 براءة اختراع، وكل عرض أسعار للنوع الجاف يترك مع بيانات الخسارة لكل نقطة تحميل، لأن هذا هو المدخل الذي يحتاجه تصميم الغرفة. باعتبارنا شريكًا في مشروع Eaton المشترك منذ عام 2023، فإننا نقوم أيضًا بإجراء مراجعات التقديم في أمريكا الشمالية في كثير من الأحيان بما يكفي لمعرفة السؤال الذي يأتي أولاً.
ونادرا ما تكون المعاوقة. عندما يرسل لنا مقاول أمريكي طلب عرض أسعار للحصول علىمحول الراتنج المصبوب، لقد تعلم مهندسونا أن يسألوا عن رسم الغرفة قبل أن يسألوا عن نطاق الحنفية، لأن وحدة 2000 كيلو فولت أمبير في غرفة صغيرة الحجم هي وحدة 1600 كيلو فولت أمبير مع إرفاق مطالبة الضمان.
اطلب الهواء مع الوحدة
تركيب محولات النوع الجافهي وظيفة ذات تخصصين وعادة ما يتم السماح بها كعقد واحد ويتم مراجعتها على أنها لا شيء. تفترض الحزمة الكهربائية أن الغرفة جيدة التهوية، والحزمة الميكانيكية تفترض أن المحول مبرد بالهواء وبالتالي مشكلة شخص آخر، ويكتشف المالك ذلك في يوليو.
لا يكلف الإصلاح شيئًا تقريبًا في مرحلة التصميم، ويكلف الكثير بعد ذلك. أرسل أبعاد الغرفة والتصميم المحيط باستفسارك التالي من خلالريان-transformers.com، وسنقوم بإرجاع جدول الخسارة وشكل تدفق الهواء ومنطقة التهوية مع عرض الأسعار، بحيث يقوم المقاول الميكانيكي بالتحجيم مقابل أرقام حقيقية بدلاً من لوحة الاسم.
عن المؤلف
كتب هذا المقال الفريق الهندسي في شركة Ryan Electric، وهي شركة مصنعة للمحولات في جيانغسو، الصين، تقوم ببناء محولات من النوع الجاف والمغمورة بالزيت معتمدة من UL وcULus وCSA وIEC للمرافق ومراكز البيانات والمشاريع الصناعية في جميع أنحاء أمريكا الشمالية والشرق الأوسط وجنوب شرق آسيا وأفريقيا.
