Miten TTC-sarjan sähkömuunninvuodatuslaitteen lämpötilavalvoja estää sähkömuunnin ylikuumenemisen?

1. Muuntamien lämpötilanohjainten toiminta

Nykyään sähkömuunnoksia pääasiassa jaetaan kahteen tyyppiin: öljysisäisiin ja kuivatyyppisiin muuntamiin. Kuivatyyppiset muunnokset ovat laajasti käytössä voimaloissa, alihavainnoissa, lentokentillä, rautateillä, älyrakennuksissa ja älykunnissa monien etujensa takia – kuten luontainen turvallisuus, liekkkestävyys, nolla saastuminen, huoltovapaa toiminta, pienet häviöt, vähäinen osittainen purkaus ja pitkä käyttöikä.

Yksi kuivatyyppisten muuntamien suurista etuja on niiden suunniteltu käyttöikä, joka yleensä ylittää 20 vuotta. Mitä pidempi toimintakausi, sitä pienempi kokonaisomistuskustannus. Käytännössä kuivatyyppisen muunnoksen turvallinen toiminta ja pitkä ikä riippuvat suuresti sen kytkentöjen luotettavuudesta. Yksi muuntamon epäonnistumisen pääsyy on eristysmateriaalin lämpökestävyyden rajan ylittävä kytkentölämpötila aiheuttama eristysmateriaalin heikentyminen.

Lisäksi kuivatyyppisen muunnoksen käyttöikä on yleensä rajoitettu sen "lämpöelämällä". Toimintaelämän maksimoimiseksi on olennaista valvoa kytkentölämpötilaa lämpötilanohjaussysteemin avulla ja toteuttaa tarvittaessa suojatoimenpiteitä – kuten pakollinen jäähtyminen tai hälytysvaroitukset.

2. Muuntamien lämpötilanohjaisten tyypit

2.1 Lämpötilanmittausmenetelmän mukaan: mekaaniset vs. sähköiset

• Mekaaniset lämpötilanohjaimet ovat yleensä laajentumislaitteita, jotka käyttävät öljyllä täytettyä pulloa mittaelementtinä, toimien lämpölaajenemisen ja -supistumisen periaatteella. Niiden hidas öljypullo ja epäkäytännöllinen asennus tekevät niistä yleisiä vain öljysisäisissä muuntamoissa.

• Sähköiset lämpötilanohjaimet käyttävät lämpötilansensorit, kuten vastuslämpömittari (esim. Pt100, PTC) tai termoparit. Korkean teknologian, monipuolisen toiminnallisuuden, korkean tarkkuuden ja käyttäjäystävällisen toiminnan ansiosta sähköiset ohjaimet ovat nyt laajasti käytössä sekä öljysisäisissä että kuivatyyppisissä muuntamoissa.

2.2 Asennustavan mukaan: upotettu vs. ulkopuolelle kiinnitetty

• Upotetut ohjaimet asennetaan suoraan muunnoksen tiivistysrakenteeseen (yksiköille ilman kotelua) tai integroituna muunnoksen koteluun.

• Ulkopuolelle kiinnitetyt (seinäkiinnitys) ohjaimet asennetaan seinille (yksiköille ilman kotelua) tai kiinnitetään muunnoksen kotelun ulkopuolelle.

Kuivatyyppiset muunnokset tuottavat merkittävästi lämpöä, mataltaa taajuutta värinnyttä ja sähkömagneettista häiriötä toiminnassa – olosuhteet, jotka vaikuttavat vakavasti tiivistysrakenteeseen tai koteluun asennettuihin upotettuihin lämpötilanohjaimiin.

On tunnetusti tiedossa, että sähkökomponentit, kuten kuivatyyppiset muunnokset itse, ovat rajallinen "lämpöelämällä". Upotettu asennustapa vähentää merkittävästi ohjaimen käyttöikää ja luotettavuutta. Sen sijaan ulkopuolelle kiinnitetyt ohjaimet ovat tehokkaasti eristettyjä tältä kovelta ympäristöltä, mikä takaa paremman suojan ja pitkäikäisyyden.

3. TTC-sarjan kuivatyyppinen muunnoksen lämpötilanohjain

JB/T 7631-94 “Muunnosten vastuslämpömittarit” on standardi, jonka Kiinan kone- ja laitealan ministeriö antoi vuonna 1994, erityisesti kuivatyyppisiä muunnoksia varten käytettäville lämpötilaindikaattoreille ja -ohjaimille. Se sisältää GB/T 13926-92 “Teollisen prosessimittauksen ja -ohjauslaitteiden sähkömagneettinen yhteensopivuus” -standardin vaatimukset.

TTC-sarjan lämpötilanohjaimet noudattavat päivitettyä standardia GB/T 17626-1998 “Sähkömagneettinen yhteensopivuus – testaus- ja mitattavuusmenetelmät” (vastaava IEC 61000-4:1995).

3.1 Toimintaperiaate

3.1 Piirikaavio & lämpötilanmittausperiaate (Pt100 ja PTC)

Pt100 lämpötilasensori toimii periaatteella, että sen sähköinen vastus muuttuu likimain lineaarisesti lämpötilan mukana. Kuten näkyy vastus–lämpötilakaaviossa (oikealla), Pt100 platinumresistorin vastus kasvaa tasaisesti ja melkein lineaarisesti kun lämpötila nousee.

Lämpötilanohjain hyödyntää tätä ominaisuutta tarjotakseen jatkuvan ja tarkan lämpötilanvalvonnan muunnokselle. Näytetty lämpötila-arvo johtuu suoraan Pt100-sensorin tekemistä mittauksista.

Sen erinomaiseen toistettavuuteen ja vastuksen ja lämpötilan väliseen yksiin-kappaleen vastaavuuteen Pt100 mahdollistaa tarkan pistekohdaisen lämpötilanmittauksen, yleensä saavuttaen 0,5-luokan tarkkuuden.

3.2 Varmistaminen Pt100 lämpötilanmittauksen tarkkuus

Pt100 lämpötilasensori voidaan yhdistää kahdensilmukka-, kolmensilmukka- tai nelisilmukka-asennuksessa. Useimmissa teollisissa lämpötilanohjaussovelluksissa käytetään kolmensilmukkaa, koska se kompensoi tehokkaasti mittausvirheitä, joita johtavat johtimet aiheuttavat.

Esimerkiksi: vahvistinpiiri on yleensä Wheatstonen silta. Valmistuksessa ja kalibroinnissa käytetään lyhytkierreitä säätämiseen. Todellisessa käytössä, kun sensorijohdot yhdistetään, niiden oma vastus aiheuttaa mittausvirheitä. Kolmensilmukka-asennus vähentää tätä virhettä tasapainottamalla siltaa.

Vaikka Pt100 vastus-lämpötilakäyrä on melkein lineaarinen, se ei ole täysin lineaarinen. Tarkkuuden parantamiseksi lämpötilareitit jakavat 0–200°C Pt100 vastus-lämpötilakäyrän viiteen segmenttiin. Jokaisessa segmentissä käytetään suoraa viivaa oikean käyrän approksimointiin lineaarisella sovittamisella, mikä parantaa huomattavasti yleistä mittauskuvan tarkkuutta.

3.3 PTC termistori vaihtoehtona sensorina TTC-300-sarjan ohjaajissa

PTC (Positiivinen Lämpötilakerroin) termistori on toinen lämpötilasensori, jota käytetään meidän TTC-300-sarjan muuntaja lämpötilaohjaimissa. PTC termistorit valmistetaan baryumtitania pohjaisista polikristallisisista keramiikkamateriaaleista, joita doodaan saavuttamaan tiettyjä "aktivointi" tai "kynnys" lämpötiloja.

Pitäen sisällään platinavaristoreihin (Pt100), PTC termistorit näyttävät erityisen epälineaarista käyttäytymistä: niiden vastus pysyy suhteellisen vakaina alhaisilla lämpötiloilla, mutta nousee jyrkästi, melkein askelmaisesti, kun lämpötila saavuttaa määritetyn kynnyksen - tunnetun Curie-pisteen tai toimintalämpötilan. Tämä ominaisuus on esitetty alla olevassa vastus-lämpötilakäyrässä.

Kuten nähdään, toimintalämpötilan alapuolella PTC:n vastus muuttuu vähän lämpötilan mukaan. Mutta kun lämpötila lähestyy ja ylittää tämän kriittisen pisteen, vastus kasvaa dramaattisesti - usein useiden kertaluokkien verran.

PTC perustuvan lämpötilan havaitsemisen toimintaperiaate on havaita tämä äkillinen vastusmuutos määrittääkseen, onko tietty lämpötilakynnis ollut saavutettu. Siksi PTC anturit voivat ilmaista vain yhden lämpötilapisteen - ne eivät voi tarjota jatkuvia, koko alueen lämpötilamittauksia kuten Pt100.

Tuotteissamme hyödynnetään PTC-anturien päälle/pois-ominaisuutta muuntajien yli lämpötilahälytysten ja katkaisusuojan toteuttamiseksi. Tuotteen yhtenäisyyden, luotettavuuden ja korkean laadun varmistamiseksi käytämme Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.:ltä hankittuja PTC-komponentteja.

3.4 TC lämpötilanmittausperiaate

Lämpötilaohjain hakee lämpötilasignaalit sekä PTC:stä että Pt100-sensorista sisäisten piirien kautta ja käyttää loogista arviointia päättääkseen, aiheuttaako se yli lämpötilahälytyksen tai yli lämpötilan katkaisusignalin. Tämä kaksinkertainen suojausmekanismi estää tehokkaasti toimintahäiriöt ja väärät aktivoinnit.

Muuntajan kytkentä (A, B, C) ja ydin (D) lämpötilat mitataan Pt100- ja PTC-sensorien avulla. Kun lämpötila muuttuu, näiden anturien vastus muuttuu myös. Ohjain muuntaa tämän vastuksen jännitesignaaliksi, joka sitten käsitellään suodattamalla, analogi-digitaalimuunnoksella (A/D) ja edistyneillä algoritmeilla laskemaan vastaava lämpötilaarvo.

Näiden kahden lämpötilasyötteiden perusteella:

• Ohjain näyttää kanavan numeron ja reaaliaikaisen lämpötilan etupaneelin näytölle.

• Samanaikaisesti se soveltaa loogisia algoritmeja mittaaman lämpötilan vertailuun käyttäjän määrittelemiin asetuksiin. Jos lämpötila ylittää kynnyksen, ohjain aktivoi sopivat ulostulot - kuten jäähdytysventtiilien käynnistämisen/pysäyttämisen, hälytyksen aiheuttamisen tai katkaisukomento.

Käyttäjät voivat määrittää järjestelmän parametreja - mukaan lukien venttiilien käynnistys/pysäytyslämpötilat, ytimen yli lämpötilahälytysten kynnykset ja muut asetukset - etupaneelin painikkeiden kautta.

Lisäksi järjestelmä suorittaa jatkuvasti itse-diagnostiikkaa. Jos anturissa tapahtuu vika tai lämpötilaohjaimessa sisäinen laitteistovika, se välittömästi antaa äänillisiä ja visuaalisia hälytyksiä sekä virhe-signaalin operaattoreille.