Bagaimana pengawal suhu transformer kering siri TTC mencegah transformer daripada terlalu panas?

1. Fungsi Pengawal Suhu Penjana

Hari ini, penjana elektrik terutamanya dikategorikan kepada dua jenis: penjana berminyak dan penjana kering. Penjana kering digunakan secara meluas di kilang kuasa, substesyen, lapangan terbang, kereta api, bangunan pintar, dan komuniti perumahan pintar disebabkan kelebihan-kelebihannya—seperti keselamatan semula jadi, tahan api, tiada pencemaran, operasi bebas pemeliharaan, kehilangan rendah, pelepasan separa minimum, dan jangka hayat yang panjang.

Kelebihan utama penjana kering adalah jangka hidup reka bentuknya, biasanya melebihi 20 tahun. Semakin lama tempoh operasi, semakin rendah kos kepemilikan keseluruhan. Dalam amalan, operasi selamat dan jangka hayat penjana kering sangat bergantung pada kebolehpercayaan gulungan-gulungannya. Salah satu penyebab utama kegagalan penjana adalah pengerosian insulasi akibat suhu gulungan yang melebihi had ketahanan haba bahan insulasi.

Selain itu, jangka hidup penjana kering biasanya dibatasi oleh "jangka hidup termal"nya. Untuk memaksimumkan jangka hidup operasi, penting untuk memantau suhu gulungan menggunakan sistem kawalan suhu dan mengambil langkah-langkah perlindungan yang sewajarnya—seperti pendinginan paksa atau amaran—apabila diperlukan.

2. Jenis Pengawal Suhu Penjana

2.1 Mengikut Kaedah Sensing Suhu: Mekanikal vs Elektronik

• Pengawal suhu mekanikal biasanya merupakan peranti bertipe pengekspansi yang menggunakan buli berisi minyak sebagai elemen pengesan, beroperasi atas prinsip ekspansi dan kontraksi termal. Karena buli minyak yang besar dan pemasangan yang tidak mudah, mereka biasanya hanya digunakan pada penjana berminyak.

• Pengawal suhu elektronik menggunakan sensor suhu seperti detektor suhu rintangan (contohnya, Pt100, PTC) atau termokopel. Berkat kecanggihan teknologi, fungsi yang lengkap, ketepatan yang tinggi, dan operasi yang mudah, pengawal elektronik kini digunakan secara meluas dalam kedua-dua penjana berminyak dan penjana kering.

2.2 Mengikut Kaedah Pemasangan: Terbenam vs Dipasang Luar

• Pengawal terbenam dipasang langsung pada rangka pengikat penjana (untuk unit tanpa rangka) atau dimasukkan ke dalam rangka penjana.

• Pengawal dipasang luar (dipasang dinding) dipasang pada dinding (untuk unit tanpa rangka) atau dipasang pada permukaan luar rangka penjana.

Penjana kering menghasilkan haba yang signifikan, getaran frekuensi rendah, dan gangguan elektromagnetik semasa operasi—keadaan yang memberi impak serius kepada pengawal suhu terbenam yang dipasang pada rangka pengikat atau di dalam rangka.

Ia diketahui bahawa komponen elektronik, seperti penjana kering sendiri, mempunyai "jangka hidup termal" yang terbatas. Kaedah pemasangan terbenam secara signifikan mengurangkan jangka hidup dan kebolehpercayaan pengawal. Sebaliknya, pengawal dipasang luar dipisahkan dengan efektif dari persekitaran yang keras, memastikan perlindungan dan jangka hidup yang lebih baik.

3. Siri TTC Pengawal Suhu Penjana Kering

JB/T 7631-94 “Thermometer Rintangan untuk Penjana” adalah standard yang dikeluarkan oleh Kementerian Industri Mekanikal China pada tahun 1994, khusus untuk penunjuk dan pengawal suhu yang digunakan dengan penjana kering. Ia mengandungi keperluan dari GB/T 13926-92 “Keserasian Elektromagnetik untuk Peralatan Pengukuran dan Kawalan Proses Industri.”

Siri TTC pengawal suhu mematuhi standard yang dikemaskini GB/T 17626-1998 “Keserasian Elektromagnetik – Teknik Pengujian dan Pengukuran” (setara dengan IEC 61000-4:1995).

3.1 Prinsip Kerja

3.1 Rajah Blok Litar & Prinsip Sensing Suhu (Pt100 dan PTC)

Sensor suhu Pt100 beroperasi atas prinsip bahawa rintangan elektriknya berubah secara hampir linear dengan suhu sekitar. Seperti yang ditunjukkan dalam graf rintangan-suhu (kanan), rintangan resistor platinum Pt100 meningkat dengan stabil dan hampir linear seiring dengan kenaikan suhu.

Pengawal suhu menggunakan ciri ini untuk menyediakan pemantauan suhu yang berterusan dan tepat pada penjana. Nilai suhu yang ditunjukkan diperoleh secara langsung dari pengukuran yang diambil oleh sensor Pt100.

Disebabkan ulangan yang cemerlang dan hubungan satu-satu antara rintangan dan suhu, Pt100 membolehkan pengukuran suhu titik demi titik yang tepat, biasanya mencapai kelas ketepatan 0.5.

3.2 Menjamin Ketepatan Pengukuran Suhu Pt100

Sensor suhu Pt100 boleh dipasang dalam konfigurasi dua wayar, tiga wayar, atau empat wayar. Dalam kebanyakan aplikasi kawalan suhu industri, sambungan tiga wayar digunakan kerana ia secara efektif mengimbangi ralat pengukuran yang disebabkan oleh rintangan wayar penghubung.

Contohnya: litar pemampan biasanya adalah jambatan Wheatstone. Semasa pembuatan dan kalibrasi, penghubung pendek digunakan untuk penyesuaian. Walau bagaimanapun, dalam operasi sebenar, apabila kabel sensor dipasang, rintangan intrinsik mereka memperkenalkan ralat pengukuran. Konfigurasi tiga wayar meminimumkan ralat ini dengan mengimbangi litar jambatan.

Walaupun graf penghambatan-suhu Pt100 hampir linear, ia tidak sepenuhnya linear. Untuk meningkatkan ketepatan, pengawal suhu kami memecah graf penghambatan-suhu Pt100 dari 0–200°C kepada lima segmen. Dalam setiap segmen, garis lurus digunakan untuk menghampiri graf sebenar melalui penyuaian linear, yang secara signifikan meningkatkan ketepatan pengukuran keseluruhan.

3.3 Termostat PTC sebagai Sensor Alternatif dalam Pengawal Suhu Siri TTC-300

Termostat PTC (Positive Temperature Coefficient) adalah sensor suhu lain yang digunakan dalam pengawal suhu transformator siri TTC-300 kami. Termostat PTC dibuat daripada bahan seramik polikristalin berdasarkan titanat barium, yang di-dop untuk mencapai suhu "trip" atau "penyulitan" tertentu.

Berbeza dengan resistor platinum (Pt100), termostat PTC menunjukkan perilaku tidak linear yang jelas: penghambatannya kekal relatif stabil pada suhu rendah tetapi mengalami peningkatan tiba-tiba, hampir seperti langkah, apabila suhu mencapai ambang pradefinisi—dikenali sebagai titik Curie atau suhu tindakan. Ciri ini ditunjukkan dalam graf penghambatan-suhu di bawah.

Seperti yang ditunjukkan, di bawah suhu tindakan, perubahan penghambatan PTC sedikit dengan suhu. Walau bagaimanapun, apabila suhu mendekati dan melebihi titik kritikal ini, penghambatan meningkat secara dramatik—sering kali beberapa magnitud.

Prinsip operasi pengesanan suhu berdasarkan PTC adalah untuk mendeteksi perubahan penghambatan mendadak ini untuk menentukan sama ada ambang suhu tertentu telah dicapai. Oleh itu, sensor PTC hanya dapat menunjukkan satu titik suhu—ia tidak dapat memberikan pengukuran suhu penuh dan berterusan seperti Pt100.

Produk kami menggunakan ciri on/off sensor PTC ini untuk melaksanakan alaram suhu terlalu tinggi dan perlindungan trip untuk transformator. Untuk memastikan konsistensi, kebolehpercayaan, dan kualiti produk yang tinggi, kami menggunakan komponen PTC dari Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 Prinsip Pengesanan Suhu TC

Pengawal suhu memperoleh isyarat suhu dari kedua-dua sensor PTC dan Pt100 melalui rangkaian dalaman dan menggunakan penilaian logik untuk menentukan sama ada harus memicu alaram suhu terlalu tinggi atau isyarat trip suhu terlalu tinggi. Mekanisme perlindungan berganda ini mencegah kegagalan bertindak atau pemacuan palsu dengan efektif.

Suhu lilitan transformator (Fasa A, B, C) dan inti (D) dipantau menggunakan sensor Pt100 dan PTC. Apabila suhu berubah, penghambatan sensor-sensor ini juga berubah. Pengawal menukar penghambatan ini menjadi isyarat voltan, yang kemudian diproses melalui penapisan, penukaran analog-ke-digit (A/D), dan algoritma canggih untuk mengira nilai suhu yang sesuai.

Berdasarkan dua jenis input suhu ini:

• Pengawal menunjukkan nombor saluran dan nilai suhu masa nyata pada skrin panel hadapan.

• Secara serentak, ia menggunakan algoritma logik untuk membandingkan suhu yang diukur dengan titik set yang ditentukan oleh pengguna. Jika suhu melebihi ambang, pengawal mengaktifkan output yang sesuai—seperti memulakan/menghentikan kipas pendingin, memicu alaram, atau memulakan perintah trip.

Pengguna boleh mengkonfigurasi parameter sistem—termasuk suhu mulakan/henti kipas, ambang alaram panas berlebihan inti, dan setelan lain—melalui butang panel hadapan.

Selain itu, sistem terus-menerus melakukan diagnosis diri. Jika terjadi kegagalan sensor atau ralat perkakasan dalaman dalam pengawal suhu, ia segera mengeluarkan alaram bunyi dan visual serta isyarat ralat untuk memberi amaran kepada operator.