روشهای خنک سازی ترانسفورماتورها

[bigbang]

یکی از مشخصه های انواع ترانسفورماتورها -فارغ از ابعاد، نوع یا ساختار آنها- این است که زمانی که برقدار می شوند دارای تلفات انرژی هستند.
قسمتی از این تلفات مربوط به مدارات مغناطیسی و هسته (تلفات آهنی) آنها و قسمتی هم تلفات مسی در زمان بارگیری ترانسفورماتور می باشند. هر دو این تلفات خود را به صورت تلفات حرارتی ظاهر می کنند و حرارت هم البته یکی از دشمنان اصلی عایقهای بکارگرفته شده در تأسیسات الکتریکی است. از این رو، یکی از وظایف اصلی طراحان ترانسفورماتورها پراکنده کردن این تلفات فزون یابنده و در نتیجه اطمینان از طول عمر طولانی عایقهای موجود در تجهیز است.
برای ترانسفورماتورهای خنک شونده با هوا این امر با تهویه مناسب و ایجاد سوراخهای خنک کاری در هسته انجام می پذیرد. جایی که جریان کافی هوا وجود نداشته باشد، از چند پنکه برای افزایش انتقال حرارت از هسته و سیم پیچها استفاده می شود.
برای ترانسفورماتورهایی که با مایع خنک می شوند نیز وضعیت مشابه است. سوراخ های خنک کاری موجود در هسته باید در تعداد و اندازه مناسب تعبیه شوند تا اجازه دهند که جریان سیال از درون هسته عبور کرده و آن را خنک کند. این سیال می تواند به سادگی توسط همرفت جابجا شود یا می توان از روش "خنک کاری اجباری" توسط پمپ بهره گرفت. به علاوه، سطح خارجی مخزن باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا انتقال حرارت با روشهای رسانایی، همرفت و تشعشع به سادگی صورت پذیرد. هرچه ابعاد ترانسفورماتور بزرگتر باشد، دفع حرارت از سطح مخزن نابسنده تر می شود و به ناچار باید از پره های اضافی رادیاتور برای افزایش سطح موثر مخزن استفاده کرد. برای حداکثر کردن این فرایند می تواند از پنکه های خنک کننده برای خنک کردن رادیاتورها نیز بهره گرفت.
اما کارخانه های سازنده ترانسفورماتور اطلاعات مربوط به سیستم خنک کاری را چگونه بر روی آن درج می کنند؟ برای ترانسفورماتورهای خشک -که با هوا خنک می شوند- استاندارد 57.12.01 ANSI/IEEE C می گوید:
1. تهویه خودبه خودی: کلاس AA
2. تهویه هوا با فن : کلاس AFA
3. تهویه خود به خودی/ فن: کلاس AA/FA
4. بدون تهویه خود به خودی: کلاس ANV
5. تهویه خود به خودی نشت بندی شده: کلاس GA
ترانسفورماتورهای روغنی چند گزینه بیشتر برای خنک کاری ارائه می کنند. استاندارد 57.12.00 ANSI/IEEE C برای مشخص کردن سیستم خنک کاری این گونه ترانسفورماتورها یک روش 4 حرفی ارائه می کند. حرف اول نشان دهنده سیستم خنک کاری داخلی است:
O: روغن صنعتی با نقطه اشتعال کمتر از 300 درجه
K: روغن مخصوص با نقطه اشتعال بیش از 300 درجه
L: روغن مخصوص با نقطه اشتعال غیرقابل اندازه گیری
حرف دوم نشان دهنده یکی از حالتهای زیر است:
N: همرفت طبیعی سیال از میان سیم پیچها و هسته
F: همرفت اجباری به وسیله پمپ
D: همرفت اجباری جهت داده شده به وسیله تجهیزات خنک کاری و پمپ
حرف سوم نشان دهنده ماده بکارگرفته شده در سیستم خنک کاری خارجی است:
A: آب
W: هوا
و چهارم روش خنک کاری خارجی را بیان می کند:
N: همرفت طبیعی
F: همرفت اجباری
برای مثال ONAN نشان دهنده یک ترانسفورماتور با خنک کننده روغن است که روغن آن به صورت همرفت طبیعی خنک می شود. سطح مخزن روغن به وسیله هوا و آن هم به وسیله همرفت طبیعی خنک می شود. اگر این ترانسفورماتور را به پنکه های خارجی برای خنک کاری سطح مخزن روغن مجهز کنید از نشانگر ONAF استفاده می کنیم.
ترانسفورماتوری که در وضعیت عادی از خنک کاری طبیعی در روغن و هوا استفاده می کند ولی می تواند با در هنگام اضافه شدن بار یا گرم شدن روغن از پنکه نیز استفاده کند با نشانگر ONAN/ONAF مشخص می شود.
ترانسفورماتور با روغن خنک کننده مخصوص که در حرارت بالا مشتعل می شود و خنک کاری آن به صورت طبیعی است با حروف KNAN و همان ترانسفورماتور اگر به پنکه هوا مجهز باشد با حروف KNAF نشان داده می شود