Comment le contrôleur de température du transformateur sec de la série TTC prévient-il le surchauffage du transformateur?
1. Fonction des régulateurs de température des transformateurs
Aujourd'hui, les transformateurs électriques sont principalement classés en deux types : les transformateurs à huile et les transformateurs à sec. Les transformateurs à sec sont largement utilisés dans les centrales électriques, les postes de transformation, les aéroports, les chemins de fer, les bâtiments intelligents et les communautés résidentielles intelligentes en raison de leurs nombreux avantages - tels que la sécurité intrinsèque, la résistance au feu, l'absence de pollution, l'entretien minimal, les faibles pertes, la faible décharge partielle et une longue durée de vie.
L'un des principaux avantages des transformateurs à sec est leur durée de conception, qui dépasse généralement 20 ans. Plus la durée de fonctionnement est longue, plus le coût total de possession est faible. En pratique, le fonctionnement sûr et la longévité d'un transformateur à sec dépendent largement de la fiabilité de ses enroulements. L'une des principales causes de panne des transformateurs est la dégradation de l'isolation résultant de la température des enroulements dépassant la limite de résistance thermique du matériau isolant.
De plus, la durée de vie d'un transformateur à sec est généralement limitée par sa "durée de vie thermique". Pour maximiser la durée de fonctionnement, il est essentiel de surveiller la température des enroulements à l'aide d'un système de contrôle de température et de mettre en œuvre des mesures de protection opportunes - telles que le refroidissement forcé ou les alarmes - lorsque cela est nécessaire.
2. Types de régulateurs de température des transformateurs
2.1 Par méthode de détection de la température : Mécanique vs Électronique
Les régulateurs de température mécaniques sont généralement des dispositifs à expansion qui utilisent une ampoule remplie d'huile comme élément de détection, fonctionnant sur le principe de l'expansion et de la contraction thermiques. En raison de leur ampoule volumineuse remplie d'huile et de leur installation inconfortable, ils sont généralement utilisés uniquement sur les transformateurs à huile.
Les régulateurs de température électroniques utilisent des capteurs de température tels que les détecteurs de température par résistance (par exemple, Pt100, PTC) ou les thermocouples. Grâce à leur haut niveau de sophistication technologique, leur fonctionnalité complète, leur précision élevée et leur facilité d'utilisation, les régulateurs électroniques sont maintenant largement appliqués tant sur les transformateurs à huile que sur les transformateurs à sec.
2.2 Par méthode d'installation : Intégré vs Monté en externe
Les régulateurs intégrés sont montés directement sur le cadre de serrage du transformateur (pour les unités sans boîtier) ou intégrés dans le boîtier du transformateur.
Les régulateurs montés en externe (montés sur mur) sont installés sur les murs (pour les unités sans boîtier) ou fixés à la surface extérieure du boîtier du transformateur.
Les transformateurs à sec génèrent une chaleur importante, des vibrations de faible fréquence et des interférences électromagnétiques lors de leur fonctionnement - des conditions qui ont un impact sévère sur les régulateurs de température intégrés installés sur les cadres de serrage ou à l'intérieur des boîtiers.
Il est bien connu que les composants électroniques, comme les transformateurs à sec eux-mêmes, ont une "durée de vie thermique" finie. La méthode d'installation intégrée réduit considérablement la durée de vie et la fiabilité du régulateur. En revanche, les régulateurs montés en externe sont efficacement isolés de cet environnement hostile, assurant une meilleure protection et une plus grande longévité.
3. Régulateur de température de transformateur à sec de la série TTC
La norme JB/T 7631-94 “Thermomètres de résistance pour transformateurs” est une norme émise par le Ministère de l'Industrie Mécanique de Chine en 1994, spécifiquement pour les indicateurs et régulateurs de température utilisés avec les transformateurs à sec. Elle intègre les exigences du GB/T 13926-92 “Compatibilité électromagnétique pour les équipements de mesure et de contrôle industriels.”
Les régulateurs de température de la série TTC se conforment à la norme mise à jour GB/T 17626-1998 “Compatibilité électromagnétique – Techniques d'essai et de mesure” (équivalent à IEC 61000-4:1995).
3.1 Principe de fonctionnement
3.1 Schéma de circuit bloc & principes de détection de la température (Pt100 et PTC)
Le capteur de température Pt100 fonctionne sur le principe que sa résistance électrique varie approximativement de manière linéaire avec la température ambiante. Comme le montre la courbe de résistance-température (à droite), la résistance du résistor en platine Pt100 augmente de manière constante et presque linéaire à mesure que la température s'élève.
Le régulateur de température utilise cette caractéristique pour fournir une surveillance continue et précise de la température du transformateur. La valeur de température affichée est dérivée directement des mesures prises par le capteur Pt100.
En raison de sa excellente reproductibilité et de la correspondance un-à-un entre la résistance et la température, le Pt100 permet une mesure de température point par point précise, atteignant généralement une classe de précision de 0,5.
3.2 Garantir la précision de la mesure de température du Pt100
Le capteur de température Pt100 peut être câblé en configurations à deux, trois ou quatre fils. Dans la plupart des applications industrielles de contrôle de température, la connexion à trois fils est utilisée car elle compense efficacement les erreurs de mesure causées par la résistance des fils de raccordement.
Par exemple : le circuit amplificateur est généralement un pont de Wheatstone. Pendant la fabrication et la calibration, des liens de court-circuit sont utilisés pour l'ajustement. Cependant, en opération réelle, lorsque les câbles du capteur sont connectés, leur résistance inhérente introduit des erreurs de mesure. La configuration à trois fils minimise cette erreur en équilibrant le circuit du pont.
Bien que la courbe de résistance-température du Pt100 soit presque linéaire, elle n'est pas parfaitement linéaire. Pour améliorer la précision, nos contrôleurs de température divisent la courbe de résistance-température du Pt100 de 0 à 200°C en cinq segments. Dans chaque segment, une ligne droite est utilisée pour approximer la courbe réelle par ajustement linéaire, ce qui améliore considérablement la précision globale de la mesure.
3.3 Thermistance PTC comme capteur alternatif dans les contrôleurs de température TTC-300
La thermistance PTC (Positive Temperature Coefficient) est un autre capteur de température utilisé dans notre série de contrôleurs de température de transformateurs TTC-300. Les thermistances PTC sont fabriquées à partir de matériaux céramiques polycristallins à base de titanate de baryum, dopés pour atteindre des températures "de déclenchement" ou "de basculement" spécifiques.
Contrairement aux résistances en platine (Pt100), les thermistances PTC présentent un comportement nettement non linéaire : leur résistance reste relativement stable à des températures inférieures mais subit une augmentation soudaine, presque en palier, une fois que la température atteint un seuil prédéfini - connu sous le nom de point de Curie ou de température d'action. Cette caractéristique est illustrée dans la courbe de résistance-température ci-dessous.
Comme le montre la courbe, en dessous de la température d'action, la résistance PTC varie peu avec la température. Cependant, lorsque la température approche et dépasse ce point critique, la résistance augmente de manière spectaculaire - souvent par plusieurs ordres de grandeur.
Le principe de fonctionnement de la détection de température basée sur les PTC consiste à détecter cette variation abrupte de résistance pour déterminer si un seuil de température spécifique a été atteint. Par conséquent, les capteurs PTC ne peuvent indiquer qu'un seul point de température - ils ne peuvent pas fournir des mesures de température continues et à pleine échelle comme le Pt100.
Nos produits exploitent cette caractéristique on/off des capteurs PTC pour mettre en œuvre des alarmes de surchauffe et des protections par coupure pour les transformateurs. Afin de garantir la cohérence, la fiabilité et la haute qualité de nos produits, nous utilisons des composants PTC provenant de Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.
3.4 Principe de détection de température TC
Le contrôleur de température acquiert les signaux de température des capteurs PTC et Pt100 via sa circuitry interne et utilise un jugement logique pour déterminer s'il faut déclencher une alarme de surchauffe ou un signal de coupure de surchauffe. Ce double système de protection prévient efficacement les manquements à l'action ou les déclenchements erronés.
Les températures des enroulements du transformateur (phases A, B, C) et du noyau (D) sont surveillées à l'aide de capteurs Pt100 et PTC. Lorsque la température change, la résistance de ces capteurs change également. Le contrôleur convertit cette résistance en un signal de tension, qui est ensuite traité par filtrage, conversion analogique-numérique (A/D) et des algorithmes avancés pour calculer la valeur de température correspondante.
Sur la base de ces deux types d'entrées de température :
Le contrôleur affiche le numéro de canal et la valeur de température en temps réel sur l'écran frontal.
Simultanément, il applique des algorithmes logiques pour comparer la température mesurée avec les points de consigne définis par l'utilisateur. Si la température dépasse le seuil, le contrôleur active les sorties appropriées - telles que le démarrage/arrêt des ventilateurs, le déclenchement d'alarmes ou l'initiation d'une commande de coupure.
Les utilisateurs peuvent configurer les paramètres du système - y compris les températures de démarrage/arrêt des ventilateurs, les seuils d'alarme de surchauffe du noyau, et d'autres réglages - via les boutons du panneau frontal.
De plus, le système effectue en continu des auto-diagnostiques. En cas de défaillance du capteur ou de panne matérielle à l'intérieur du contrôleur de température, il émet immédiatement des alarmes sonores et visuelles ainsi qu'un signal de défaut pour alerter les opérateurs.
