Wie Sie Ihren Transformator kühl halten: Ein tiefer Einblick in die Kühlmethoden für Transformatoren

Ich habe viele Jahre lang mit Elektrizität gearbeitet. Eine Sache, die ich gelernt habe, ist, dass Wärme ein großes Problem für einen Transformator ist. Diese erstaunlichen Maschinen, die unsere Welt mit Energie versorgen, erzeugen bei ihrer Arbeit eine Menge Wärme. Wenn diese Wärme nicht richtig abgeleitet wird, kann sie große Probleme verursachen. Diese Probleme können von einer schlechten Funktionsweise bis hin zum völligen Ausfall reichen. Deshalb ist es so wichtig, die Kühlmethoden für Transformatoren zu kennen. In diesem Artikel zeige ich Ihnen die verschiedenen Möglichkeiten, wie wir diese hart arbeitenden Maschinen kühlen können, damit sie gut funktionieren. Wir werden uns einfache Methoden wie die Verwendung von Luft zur Kühlung ansehen. Wir werden uns auch härtere Methoden ansehen, die Öl und Wasser verwenden. Wenn Sie die Lektüre beendet haben, werden Sie verstehen, warum ein gutes Kühlsystem dazu beiträgt, dass ein Transformator lange hält und gut funktioniert.

Warum ist die Kühlung für einen Transformator so wichtig?

Beginnen wir mit den einfachen Fakten. Ein Transformator hat die Aufgabe, Strom von einem Ort zum anderen zu transportieren. Dieser Prozess ist nicht perfekt. Ein Teil des Stroms wird in Wärme umgewandelt. Diese Wärme wird im Kern und in den Wicklungen des Transformators erzeugt. Wenn diese Wärme nicht abgeführt wird, steigt die Temperatur des Transformators an. Dies kann zu erheblichen Schäden führen. Hohe Temperaturen können dazu führen, dass die speziellen Beschichtungen im Inneren des Transformators beschädigt werden. Dies kann zu Kurzschlüssen oder sogar zu einem vollständigen Ausfall führen.

Sie können es sich wie den Motor in Ihrem Auto vorstellen. Er erzeugt eine Menge Wärme. Wenn das Kühlsystem nicht mehr funktioniert, wird der Motor zu heiß und wird beschädigt. Das Gleiche gilt für einen Transformator. Ein gutes Kühlsystem ist sehr wichtig. Es sorgt dafür, dass der Transformator bei einer sicheren Temperatur arbeitet. So wird sichergestellt, dass er eine lange Lebensdauer hat und ohne Probleme funktioniert. Ein Kühlsystem hat eine Hauptaufgabe. Seine Aufgabe ist es, die Wärme vom Transformator wegzuführen. Es leitet die Wärme an die Luft oder das Wasser um den Transformator herum ab.

Was sind die wichtigsten Transformatorentypen und ihr Kühlungsbedarf?

Wir können Transformatoren in zwei Hauptgruppen einteilen: Trockentransformatoren und Öltransformatoren. Die Namen lassen erahnen, was das bedeutet. Der große Unterschied besteht darin, wie sie gekühlt werden. Trockentransformatoren werden mit Luft gekühlt. Ölgekühlte Transformatoren verwenden ein spezielles Öl. Welcher Typ von Transformator zu verwenden ist, hängt von einigen Dingen ab. Diese Faktoren sind die Leistung, die Aufgabe und der Standort des Transformators.

Trockentransformatoren werden häufig in Innenräumen verwendet. Man findet sie zum Beispiel in Bürogebäuden und Krankenhäusern. Sie gelten als sicherer, weil sie kein Öl enthalten, das Feuer fangen kann. Ölgefüllte Transformatoren sind sehr verbreitet. Man sieht sie in Kraftwerken im Freien und bei Arbeiten, die viel Strom benötigen. Das liegt daran, dass Öl ein besseres Kühlmittel ist als Luft. Jede Art von Transformator hat ihre eigenen Kühlmethoden, die wir uns im Folgenden ansehen werden.

Wie bleiben Trockentransformatoren kühl?

Trockentransformatoren verwenden Luft zur Kühlung. Die einfachste Methode ist Natürliche Luft (AN) Kühlung. Bei dieser Methode bewegt sich die Luft um den Transformator herum um dessen Wicklungen und Kern. Dies geschieht von selbst und wird als natürliche Konvektion bezeichnet. Wenn der Transformator heiß wird, erwärmt sich die Luft um ihn herum, steigt nach oben und wird durch kühlere Luft von unten ersetzt. Diese natürliche Luftbewegung trägt dazu bei, die Wärme loszuwerden. Diese Methode ist kostengünstig und eignet sich gut für kleinere Transformatoren, die keine große Wärmemenge erzeugen.

Bei größeren Trockentransformatoren reicht die natürliche Luftkühlung möglicherweise nicht aus. Dies ist der Fall Gezwungene Luft (AF) Kühlung verwendet wird. Bei dieser Methode werden Ventilatoren oder Gebläse eingesetzt, um Luft über den Kern und die Wicklungen des Transformators zu drücken. Dadurch wird die Wärme viel schneller abgeführt. Durch diese erzwungene Luftzirkulation kann der Transformator mehr Leistung aufnehmen, ohne zu heiß zu werden. Manchmal nutzt ein Transformator beide Wege zur Abkühlung. Dies wird als AN/AF bezeichnet. Die Lüfter werden erst aktiviert, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert erreicht hat.

Was ist die ONAN-Kühlmethode für ölumspülte Transformatoren?

Jetzt werden wir über Öltransformatoren sprechen. Die einfachste Kühlmethode für diese ist Öl Natürlich Luft Natürlich (ONAN). Bei einem ONAN-Transformator befinden sich der Kern und die Wicklungen in einem Tank, der mit Transformatorenöl gefüllt ist. Dieses Öl hat zwei Aufgaben. Es verhindert, dass Strom dorthin fließt, wo er nicht hin soll. Außerdem trägt es zur Kühlung des Transformators bei. Wenn der Transformator arbeitet, geht die Wärme von den Wicklungen und dem Kern in das Öl über.

Das heiße Öl ist leichter und wandert daher nach oben in den Transformatorentank. Wenn es abkühlt, wird es schwerer und sinkt zurück auf den Boden. Dadurch bewegt sich das Öl von selbst. Wir nennen diesen Vorgang natürliche Konvektion. Die Wärme wird dann vom Transformatorentank an die Außenluft abgegeben. Um die Kühlung zu verbessern, wird der Tank oft mit einer größeren Außenfläche gebaut. Dies geschieht durch den Einbau von Kühlrohren oder Radiatoren. Die ONAN-Methode ist einfach, funktioniert gut und wird häufig für kleine bis mittelgroße Transformatoren verwendet.

Wann wird forcierte Luft benötigt? Verstehen der ONAF-Methode

Bei größeren Transformatoren, die mehr Wärme erzeugen, reicht die ONAN-Kühlung möglicherweise nicht aus. In diesen Fällen müssen wir den Kühlprozess ein wenig unterstützen. In diesem Fall verwenden wir die Öl Natur Luft forciert (ONAF) Methode. Das ONAF-System ist wie das ONAN-System, aber mit einem zusätzlichen Helfer. Das Öl bewegt sich im Inneren des Transformators aufgrund von Konvektion immer noch von selbst. Allerdings werden an der Außenseite des Transformators Ventilatoren angebracht, in der Regel in der Nähe der Heizkörper.

Diese Ventilatoren blasen Luft über die Außenseite des Transformatorentanks und der Kühler. Dadurch wird die Wärme viel schneller abgeführt. Diese erzwungene Luftbewegung hilft, das Öl besser zu kühlen. So kann der Transformator auch größere Aufgaben bewältigen. Die Ventilatoren werden in der Regel von einem Gerät gesteuert, das die Temperatur kontrolliert. Sie schalten sich nur ein, wenn das Öl zu heiß wird, was hilft, Strom zu sparen. Die ONAF-Methode wird häufig eingesetzt und ist eine gute Wahl für die Kühlung von mittleren bis großen Leistungstransformatoren.

Was passiert, wenn Sie sowohl Öl als auch Luft erzwingen? Die OFAF-Methode

Bei sehr leistungsstarken Transformatoren reicht selbst die ONAF-Methode möglicherweise nicht aus, um die Temperatur sicher zu halten. Für diese größeren Transformatoren brauchen wir eine stärkere Kühlmethode. Dies ist der Punkt, an dem die Ölgekühlte Luftzufuhr (OFAF) Methode verwendet. Bei diesem System warten wir nicht einfach darauf, dass sich das Öl von selbst bewegt. Stattdessen wird eine spezielle Pumpe verwendet, um das Öl durch den Transformator und sein Kühlsystem zu drücken.

Diese erzwungene Bewegung des Öls sorgt dafür, dass die Wärme sehr schnell und auf eine gute Art und Weise vom Kern und den Wicklungen abgeführt wird. Zusätzlich zur erzwungenen Ölbewegung werden Ventilatoren eingesetzt, um Luft über die Kühler zu blasen. Dies ist genau wie bei der ONAF-Methode. Durch den Einsatz von Zwangsöl und Zwangsluft erhalten wir ein sehr gutes Kühlsystem. Es kann die große Wärmemenge bewältigen, die von sehr großen Transformatoren erzeugt wird.

Kann Wasser zur Kühlung eines Transformators verwendet werden?

Ja, in manchen Situationen wird Wasser als Kühlflüssigkeit für Transformatoren verwendet. Dies geschieht oft dort, wo man leicht an Wasser herankommt, wie in Kraftwerken, die Wasser zur Stromerzeugung verwenden. Die Methode heißt Ölgekühltes Wassergekühltes (OFWF). Bei diesem System wird das heiße Transformatorenöl durch einen Wärmetauscher gepumpt.

Im Wärmetauscher wird die Wärme vom heißen Öl auf das kühle Wasser übertragen. Dieses Wasser fließt durch einen anderen Satz von Rohren. Dies ist eine sehr gute Methode zur Kühlung, da Wasser viel mehr Wärme aufnehmen kann als Luft. Das OFWF-Kühlsystem wird normalerweise für sehr große Transformatoren verwendet. Für diese Transformatoren wäre eine Luftkühlung nicht gut genug oder würde nicht gut genug funktionieren.

Wie helfen Heizkörper und Wärmetauscher bei der Kühlung?

Kühler und Wärmetauscher sind sehr wichtige Bestandteile des Kühlsystems von Öltransformatoren. Die Hauptaufgabe eines Kühlers besteht darin, mehr Platz zu schaffen, damit die Wärme vom Transformatoröl an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Denken Sie an den Kühler in Ihrem Auto. Ein Transformator-Kühler funktioniert auf die gleiche Weise. Das heiße Öl aus dem Transformator bewegt sich durch den Kühler. Der Kühler besteht aus vielen Rippen oder Platten. Diese große Außenfläche lässt die Wärme schneller abfließen.

Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, das Wärme von einer Flüssigkeit zu einer anderen überträgt. Die Flüssigkeiten berühren einander nicht. In einem OFWF-Kühlsystem leitet der Wärmetauscher die Wärme vom heißen Transformatoröl zum kühlen Wasser. Sowohl Kühler als auch Wärmetauscher haben eine wichtige Aufgabe. Sie sorgen dafür, dass das Kühlsystem des Transformators die während des Betriebs entstehende Wärme abführen kann.

Was ist eine Transformatorenkühlklasse und warum ist sie wichtig?

Um alle Kühlmethoden leicht verständlich zu machen, wird ein System von Kühlklassen verwendet. Diese Klassen werden mit einem vierbuchstabigen Code dargestellt. Anhand dieses Codes können Sie erkennen, was für die Kühlung verwendet wird und wie sie sich sowohl im Innen- als auch im Außenkühlsystem bewegt. In der folgenden Tabelle wird erklärt, was die Buchstaben bedeuten:

Zum Beispiel, ONAN bedeutet Oil Natural Air Natural. ONAF bedeutet Oil Natural Air Ferzwungen. Es ist wichtig, diese Kühlklassen zu verstehen. Das gilt für jeden, der an der Planung, Nutzung oder Reparatur von Transformatoren beteiligt ist. Es hilft sicherzustellen, dass das richtige Kühlsystem für die jeweilige Aufgabe ausgewählt wird.

Welche Kühlmethode ist die richtige für welchen Transformator?

Die Wahl der richtigen Kühlmethode hängt von einigen Faktoren ab. Diese Faktoren sind die Größe und Leistung des Transformators, sein Verwendungszweck, die Lufttemperatur in seiner Umgebung und seine Kosten. Hier ist ein einfacher Leitfaden:

• Trocken-Transformatoren:
  • AN (Air Natural): Gut für kleinere Transformatoren. Sie sollten in sauberen Innenräumen mit viel Frischluft stehen.
  • AF (Air Forced): Wird für größere Trockentransformatoren verwendet. Wird auch an Orten mit heißeren Lufttemperaturen verwendet, um die Kühlleistung zu erhöhen.
• Ölgefüllte Transformatoren:
  • ONAN (Oil Natural Air Natural): Eine gängige und kostengünstige Methode für kleine bis mittelgroße Transformatoren.
  • ONAF (Oil Natural Air Forced): Wird für mittlere bis große Leistungstransformatoren verwendet, die eine zusätzliche Kühlung benötigen.
  • OFAF (Oil Forced Air Forced): Wird für Transformatoren mit sehr hoher Leistung verwendet. Diese benötigen sowohl Zwangsöl als auch Zwangsluft, um gut abzukühlen.
  • OFWF (Oil Forced Water Forced): Eine sehr gute Methode, die für sehr große Transformatoren verwendet wird. Sie wird häufig in Kraftwerken eingesetzt, in denen es viel Wasser gibt.

Zusammenfassung

Einen Transformator kühl zu halten ist nicht nur eine gute Idee. Sie ist sehr wichtig für die Funktionsfähigkeit, die Sicherheit und die Lebensdauer des Geräts. Es gibt viele verschiedene Kühlmethoden. Sie reichen von der einfachen natürlichen Luftbewegung eines Trockentransformators bis zu den starken Öl- und Wasserkühlsystemen großer Leistungstransformatoren. Jede Methode wurde für eine andere Art von Aufgabe entwickelt. Wenn wir diese Methoden verstehen, können wir sicherstellen, dass diese wichtigen Teile unseres Stromsystems viele Jahre lang gut funktionieren.

Hier sind die wichtigsten Punkte, die Sie beachten sollten:

• Hitze ist ein großes Problem für Transformatoren. Sie kann spezielle Beschichtungen zerstören und zu Ausfällen führen.
• Transformatoren werden in zwei Hauptgruppen eingeteilt: Trockentransformatoren (luftgekühlt) und ölgekühlte Transformatoren.
• Trockentransformatoren werden mit natürlicher Luft (AN) oder Zwangsluft (AF) gekühlt.
• Bei ölgefüllten Transformatoren werden Methoden wie ONAN, ONAF, OFAF und OFWF verwendet.
• Kühler und Wärmetauscher sind sehr wichtig für die Wärmeabfuhr in Öltransformatoren.
• Welche Art der Kühlung Sie wählen, hängt von der Größe, der Leistung und der Aufgabe des Transformators ab.