المحولات الكهربائية ثلاثية الطور: كيفية تحديد اللف والتبريد والتحجيم

يتطلب خط النقل بقدرة 250 كيلووات الذي يتم تركيبه في مصنع لتجهيز الأغذية نقطة تنحي خاصة به. تستقبل المنشأة طاقة أولية عند 10 كيلو فولت، في حين تعمل المحركات ومحركات التردد المتغير وخزائن التحكم على 400 فولت على ثلاث مراحل. يجب على المهندس الذي يكتب المواصفات الإجابة على أربعة أسئلة قبل تقديم أي طلب شراء: تكوين الملف، ووسط العزل، والممانعة، وفئة التبريد. المحول الكهربائي ثلاثي الطور ليس سلعة قابلة للتبديل. يغير كل قرار الكفاءة والمساحة والتحميل الأرضي وتنسيق الحماية وتكرار الصيانة خلال العقدين التاليين من الخدمة.

ما هو المحول الكهربائي ثلاثي الطور؟

المحول الكهربائي ثلاثي الطور هو جهاز كهرومغناطيسي ثابت ينقل طاقة التيار المتردد ثلاثية الطور بين الدوائر عند مستويات جهد مختلفة باستخدام ثلاث مجموعات من اللفات مقترنة من خلال قلب مغناطيسي مشترك.

يتم جرح ثلاث ملفات أولية وثلاث ملفات ثانوية على قلب فولاذي مصفح بثلاثة أطراف. يخلق التيار المتردد في الملفات الأولية تدفقًا مغناطيسيًا يربط جميع الملفات الثانوية الثلاثة عن طريق الحث، مما ينتج جهدًا ثانويًا يتناسب مع نسبة اللفات. نظرًا لأن المحول لا يحتوي على أجزاء متحركة، فإن عمر الخدمة الخاص به يخضع لدرجة حرارة العزل وضغط الملف ودورات الحمل بدلاً من التآكل الميكانيكي.

تعتبر الطاقة ثلاثية الطور مهمة لأن الفولتية الثلاثة يتم إزاحتها بمقدار 120 درجة كهربائية. وبالتالي فإن الحمل المتوازن ثلاثي الطور يتلقى طاقة لحظية ثابتة، في حين تنبض الطاقة أحادية الطور بتردد خطي مزدوج. وهذا هو السبب في أن المحول ثلاثي الطور بمعدل كيلو فولت أمبير معين يكون أخف بنسبة 15-20 بالمائة تقريبًا وأقل تكلفة من ثلاث وحدات أحادية الطور لها نفس التصنيف الإجمالي، ولهذا السبب تستخدم الشبكات الصناعية معدات ثلاثية الطور بشكل حصري تقريبًا.

دلتا مقابل واي: اختر الملف الذي يتوافق مع الشبكة

يحدد اتصال اللف ما إذا كان المحول يمكنه توفير أحمال من الخط إلى الحياد، وكيف يستجيب للتيار غير المتوازن، وما هو تحول الطور الذي يتم تقديمه بين الابتدائي والثانوي. يتم اتخاذ هذا القرار مرة واحدة، في وقت المواصفات، ولا يمكن تصحيحه بعد ذلك عن طريق تعديلات اللوحة.

يربط اتصال دلتا كل ملف بين موصلات الطور. ليس لديها محايد، لذلك لا يمكنها تغذية الأحمال أحادية الطور مباشرة، لكن الحلقة المغلقة داخل الدلتا تعيد توازن التدفق وتتحمل تيارات الطور غير المتوازنة بشكل جيد. ينضم اتصال واي إلى أحد طرفي كل ملف عند محايد مشترك. إنه يوفر الحياد اللازم للإضاءة المختلطة وأحمال الطاقة عند 230/400 فولت، ويمكن تأريضه بقوة أو تأريضه بالممانعة لإدارة الأخطاء.

ممارسة التوزيع في معظم الأسواق تفضل دلتا الأولية مع واي الثانوية. يقوم الدلتا الأساسي بحظر التيارات التوافقية الثلاثية من دخول شبكة المرافق، بينما يحافظ التيار الثانوي المؤرض على الفولتية من الخط إلى الأرض مقيدة تحت ظروف الخطأ.

يحدد المصنعون هذه الترتيبات باستخدام رموز مجموعة المتجهات. رمز التوزيع الأكثر شيوعًا هو Dyn11: D هو أولي متصل بالدلتا، وy هو ثانوي متصل بواي، وn يعني أن المحايد يتم إخراجه إلى الطرف، و11 يعني أن جهد الخط الثانوي إلى المحايد يتخلف عن الجهد الأساسي بمقدار 30 درجة.

النوع الجاف مقابل النوع المغمور بالزيت: مطابقة البناء للمبنى

يقرر وسط العزل والتبريد المكان الذي يمكن فيه تركيب المحول، وما هي الحماية من الحرائق والاحتواء التي يجب أن يوفرها المبنى، ومقدار التحميل الزائد قصير المدى الذي تحمله الوحدة.

تستخدم المحولات المغمورة بالزيت العزل الورقي والزيت المعدني أو زيت الإستر للتبريد، عادةً مع دوران ONAN. تمتص كتلة الزيت الحرارة أثناء ذروة التحميل الزائد، وهذا هو السبب في أن وحدات الزيت يمكنها حمل ما يقرب من 150-200 بالمائة من تصنيف لوحة الاسم لفترات قصيرة. إنها أكثر اقتصادية عندما تتجاوز 500 كيلو فولت أمبير تقريبًا، وهي الخيار القياسي للمحطات الفرعية الخارجية.

محول مغمور بالزيت من سبيكة غير متبلورة لكفاءة الطاقة تناسب هذه الوحدة المغمورة بالزيت المحطات الفرعية الخارجية التي تحتاج إلى سعة تحميل زائدة عالية. يعمل قلبها غير المتبلور على تقليل خسائر عدم التحميل بشكل حاد، مما يقلل من تكاليف الطاقة والانبعاثات مع توفير مقاومة قوية للدائرة القصيرة وضوضاء منخفضة. عرض المنتج →

تستخدم المحولات من النوع الجاف الراتنج المصبوب أو اللفات المشربة بالضغط الفراغي والهواء كوسيط تبريد. وهي الخيار الافتراضي للتركيبات الداخلية والمباني الشاهقة والأنفاق ومراكز التحميل نظرًا لعدم وجود نفط وبالتالي لا توجد مخاطر حريق أو متطلبات احتواء. وتتمثل المفاضلات في ارتفاع التكلفة الأولية لكل كيلو فولت أمبير وانخفاض القدرة على التحميل الزائد على المدى القصير.

محول من النوع الجاف ثلاثي الطور مع قلب من السيليكون الصلب يناسب هذا المحول من النوع الجاف المصبوب بالإيبوكسي المواقع الداخلية حيث تكون السلامة من الحرائق مهمة. تقاوم اللفات النحاسية المصبوبة بالفراغ الرطوبة والدوائر القصيرة، كما تساعد التصميمات منخفضة الفقد على العمل بكفاءة في المباني الشاهقة والأنفاق. عرض المنتج →

كيفية تحديد حجم محول كهربائي ثلاثي الطور بشكل صحيح

يبدأ تحديد الحجم من الحمل المتصل، ويطبق عامل الطلب، ويضيف هامش التوسع المخطط له، وبعد ذلك فقط يتم تحويل النتيجة إلى كيلو فولت أمبير باستخدام الصيغة ثلاثية المراحل. المحول الذي يتم اختياره بهذه الطريقة يعمل عند تحميل 60-75 بالمائة، وهو ما يمثل نقطة الكفاءة والحياة الجيدة.

يوضح الرسم البياني لماذا تعتبر المواد الأساسية هي السؤال الأول الذي يجب على المشتري طرحه. تعمل نواة السبائك غير المتبلورة على تقليل خسائر عدم التحميل بنسبة 65 بالمائة تقريبًا مقارنة بالنواة التقليدية المصنوعة من السيليكون الصلب الموجهة نحو الحبوب، وبأكثر من 75 بالمائة مقارنة بوحدة نموذجية من النوع الجاف. نظرًا لأن خسائر عدم التحميل تحدث عندما يتم تنشيط المحول، فإنها تهيمن على فاتورة الطاقة مدى الحياة للوحدات ذات التحميل الخفيف.

عندما يشتمل الحمل على محركات متغيرة التردد أو مقومات ذات ستة نبضات، حدد وحدة ذات تصنيف عامل K أو أضف مرشحًا توافقيًا. تنتج الأحمال غير الخطية التيارات التوافقية الخامسة والسابعة التي ترفع درجة حرارة الملف إلى ما هو أبعد مما تشير إليه لوحة الاسم kVA.

حيث يجلس المحول في سلسلة التوزيع

في شبكة صناعية أو تجارية نموذجية، يكون المحول الكهربائي ثلاثي الطور هو الجسر بين تغذية المرافق ذات الجهد المتوسط ومجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض التي تغذي الأحمال. إن الحصول على هذه الواجهة بشكل صحيح يمنع أوضاع الفشل الكهربائي الأكثر شيوعًا والأكثر تكلفة.

تحدد مقاومة المحول تيار الدائرة القصيرة المحتمل على جانب الجهد المنخفض. إذا تم استبدال محول موجود بوحدة ذات مقاومة أقل، يمكن أن يرتفع تيار الخلل فوق قدرة القطع لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض المثبتة. إذا تم اختيار وحدة ذات مقاومة أعلى، فإن تنظيم الجهد عند بدء تشغيل المحرك ينخفض. ويجب التحقق من كلا القيمتين معًا.

بالنسبة للمنشآت التي تحتاج إلى سلسلة كاملة في حزمة واحدة، تقوم محطة فرعية مدمجة بدمج الوحدة الرئيسية الحلقية والمحول وتوزيع الجهد المنخفض في حاوية واحدة. هذه هي أسرع طريقة لتنشيط موقع جديد لأن التجميع يتم اختباره في المصنع قبل النقل.

محطة فرعية مدمجة تجمع بين الوحدة الرئيسية الحلقية والمحول تدمج هذه الوحدة التي تم اختبارها في المصنع مفاتيح الجهد المتوسط والمحولات وتوزيع الجهد المنخفض في حاوية واحدة. فهو يتيح التنشيط السريع للموقع مع خسارة منخفضة، والحد الأدنى من الصيانة، ومساحة صغيرة للمشاريع الجديدة. عرض المنتج →

عندما يتطلب المشروع معدات منفصلة، فإن الوحدات الرئيسية الحلقية ذات الجهد المتوسط والمفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض المتوفرة في كتالوج الشركة المصنعة يمكن مراجعتها قبل الانتهاء من الرسم التخطيطي ذو السطر الواحد.

أسئلة متكررة حول المحولات الكهربائية ثلاثية الطور

ما الفرق بين المحولات أحادية الطور والمحولات الكهربائية ثلاثية الطور؟

يحتوي المحول أحادي الطور على ملف أساسي وملف ثانوي ويوفر طاقة نابضة. يحتوي المحول الكهربائي ثلاثي الطور على ثلاث مجموعات لف على قلب مغناطيسي مشترك ويوفر طاقة ثابتة للأحمال المتوازنة، مما يجعله أخف بنسبة 15-20 بالمائة لكل كيلو فولت أمبير وأكثر ملاءمة لأحمال المحرك.

هل يمكن لثلاثة محولات أحادية الطور أن تحل محل محول واحد ثلاثي الطور؟

نعم. يمكن توصيل ثلاث وحدات أحادية الطور كبنك ثلاثي الطور، ويستخدم هذا التكوين أحيانًا للتكرار وقابلية النقل. إنها تكلف أكثر بنسبة 15-20 في المائة، وتحتل مساحة أرضية أكبر وتنتج خسائر إجمالية أعلى من وحدة واحدة ثلاثية الطور من نفس التصنيف.

كيف يمكنني حساب تصنيف كيلو فولت أمبير لخط إنتاج جديد؟

قم بجمع الحمل الكامل كيلو فولت أمبير لكل محرك ومحرك، وتطبيق عامل طلب قدره 0.6-0.8 للخدمة المتقطعة، وإضافة 20-25 بالمائة للتوسع المستقبلي، ثم حدد التصنيف القياسي الأكبر التالي. تعد وحدة 400 كيلو فولت أمبير هي الاختيار الصحيح للطلب المقاس بحوالي 300-320 كيلو فولت أمبير.

ماذا يعني Dyn11 الموجود على اللوحة؟

D يعني اتصال دلتا الأساسي، y يعني اتصال واي ثانوي، n يعني إخراج محايد واي الثانوي، و 11 يعني أن الجهد الثانوي يتخلف عن الجهد الأساسي بمقدار 30 درجة. Dyn11 هي مجموعة المتجهات الأكثر شيوعًا لمحولات التوزيع التنازلية ذات الجهد المتوسط ​​في العديد من الأسواق.