ตัวควบคุมอุณหภูมิหม้อแปลงแห้งชุด TTC ป้องกันการเกิดความร้อนสูงของหม้อแปลงได้อย่างไร

1. ฟังก์ชันของตัวควบคุมอุณหภูมิหม้อแปลงไฟฟ้า

ในปัจจุบัน หม้อแปลงไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ หม้อแปลงที่แช่น้ำมันและหม้อแปลงแห้ง หม้อแปลงแห้งได้รับความนิยมอย่างมากในการใช้งานในสถานีผลิตไฟฟ้า สถานีไฟฟ้า สนามบิน รถไฟ อาคารอัจฉริยะ และชุมชนที่อยู่อาศัยอัจฉริยะ เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น ปลอดภัยตามธรรมชาติ ทนไฟ ไม่ทำให้เกิดมลพิษ ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา ลดการสูญเสียพลังงาน มีการปล่อยประจุบางส่วนน้อย และมีอายุการใช้งานยาวนาน

ข้อดีสำคัญหนึ่งของหม้อแปลงแห้งคือการออกแบบให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน โดยทั่วไปจะเกิน 20 ปี ยิ่งระยะเวลาการใช้งานยาวนานเท่าใด ค่าใช้จ่ายโดยรวมก็จะยิ่งน้อยลง ในทางปฏิบัติ การทำงานอย่างปลอดภัยและการมีอายุการใช้งานที่ยาวนานของหม้อแปลงแห้งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของวงจรขดลวด หนึ่งในสาเหตุหลักของการชำรุดของหม้อแปลงคือการเสื่อมสภาพของฉนวนเนื่องจากอุณหภูมิของวงจรขดลวดสูงเกินขีดจำกัดความทนทานทางความร้อนของวัสดุฉนวน

นอกจากนี้ อายุการใช้งานของหม้อแปลงแห้งโดยทั่วไปจะถูกจำกัดโดย "อายุการใช้งานทางความร้อน" เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานสูงสุด จึงจำเป็นต้องตรวจสอบอุณหภูมิวงจรขดลวดโดยใช้ระบบควบคุมอุณหภูมิ และดำเนินมาตรการป้องกันอย่างทันท่วงที เช่น การทำความเย็นแบบบังคับหรือสัญญาณเตือนเมื่อจำเป็น

2. ประเภทของตัวควบคุมอุณหภูมิหม้อแปลงไฟฟ้า

2.1 โดยวิธีการตรวจจับอุณหภูมิ: กลไก vs. อิเล็กทรอนิกส์

• ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบกลไก โดยทั่วไปเป็นอุปกรณ์ที่ขยายตัวโดยใช้หลอดบรรจุน้ำมันเป็นองค์ประกอบตรวจจับ ทำงานบนหลักการของความร้อนและความเย็นในการขยายตัวและหดตัว เนื่องจากมีขนาดใหญ่และไม่สะดวกในการติดตั้ง จึงใช้เฉพาะกับหม้อแปลงที่แช่น้ำมันเท่านั้น

• ตัวควบคุมอุณหภูมิแบบอิเล็กทรอนิกส์ ใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เช่น ตัวตรวจจับอุณหภูมิแบบความต้านทาน (เช่น Pt100, PTC) หรือเทอร์โมคัปเปิล ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย ฟังก์ชันที่ครอบคลุม ความแม่นยำสูง และการใช้งานที่ง่าย ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในทั้งหม้อแปลงที่แช่น้ำมันและหม้อแปลงแห้ง

2.2 โดยวิธีการติดตั้ง: ฝังภายใน vs. ติดตั้งภายนอก

• ตัวควบคุมแบบฝังภายใน ติดตั้งโดยตรงบนกรอบยึดของหม้อแปลง (สำหรับเครื่องที่ไม่มีเคส) หรือผสานเข้ากับเคสของหม้อแปลง

• ตัวควบคุมแบบติดตั้งภายนอก (ติดผนัง) ติดตั้งบนผนัง (สำหรับเครื่องที่ไม่มีเคส) หรือติดตั้งบนผิวด้านนอกของเคสหม้อแปลง

หม้อแปลงแห้งสร้างความร้อน การสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าขณะทำงาน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อตัวควบคุมอุณหภูมิแบบฝังภายในที่ติดตั้งบนกรอบยึดหรือภายในเคส

เป็นที่ทราบกันดีว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น หม้อแปลงแห้งเอง ก็มี "อายุการใช้งานทางความร้อน" จำกัด วิธีการติดตั้งแบบฝังภายในทำให้อายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของตัวควบคุมลดลง ในทางกลับกัน ตัวควบคุมแบบติดตั้งภายนอกได้รับการแยกออกจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ทำให้ได้รับการป้องกันและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

3. ตัวควบคุมอุณหภูมิหม้อแปลงแห้ง TTC ซีรีส์

JB/T 7631-94 “ตัววัดอุณหภูมิแบบต้านทานสำหรับหม้อแปลง” เป็นมาตรฐานที่กระทรวงอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลของจีนประกาศในปี 1994 โดยเฉพาะสำหรับตัวบ่งชี้และตัวควบคุมอุณหภูมิที่ใช้กับหม้อแปลงแห้ง ซึ่งรวมถึงข้อกำหนดจาก GB/T 13926-92 “ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์วัดและควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม”

ตัวควบคุมอุณหภูมิ TTC ซีรีส์สอดคล้องกับมาตรฐานที่ปรับปรุงใหม่ GB/T 17626-1998 “ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า – วิธีทดสอบและการวัด” (เทียบเท่า IEC 61000-4:1995)

3.1 หลักการทำงาน

3.1 แผนภาพวงจรและหลักการตรวจจับอุณหภูมิ (Pt100 และ PTC)

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ Pt100 ทำงานบนหลักการที่ความต้านทานทางไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างประมาณเชิงเส้นกับอุณหภูมิแวดล้อม ดังแสดงในแผนภาพความต้านทาน-อุณหภูมิ (ขวา) ความต้านทานของตัวต้านทานแพลทินัม Pt100 เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและใกล้เคียงเชิงเส้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ตัวควบคุมอุณหภูมิใช้คุณสมบัตินี้เพื่อให้การตรวจสอบอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องและแม่นยำของหม้อแปลง ค่าอุณหภูมิที่แสดงได้มาจากค่าที่วัดโดยเซ็นเซอร์ Pt100

เนื่องจากมีความเชื่อถือได้สูงและมีความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิแบบหนึ่งต่อหนึ่ง Pt100 ทำให้สามารถวัดอุณหภูมิทีละจุดได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปจะมีระดับความแม่นยำที่ระดับ 0.5

3.2 การรับประกันความแม่นยำในการวัดอุณหภูมิของ Pt100

เซ็นเซอร์อุณหภูมิ Pt100 สามารถต่อสายได้ในรูปแบบสองสาย สามสาย หรือสี่สาย ในแอปพลิเคชันควบคุมอุณหภูมิอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การต่อสายแบบสามสายถูกใช้เนื่องจากสามารถชดเชยความผิดพลาดจากการวัดที่เกิดจากความต้านทานของสายนำได้

ตัวอย่างเช่น: วงจรขยายโดยทั่วไปเป็นวงจรบริดจ์เวทสโตน ในการผลิตและการสอบเทียบ จะใช้ลิงค์เชื่อมโยงเพื่อการปรับแต่ง อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง เมื่อมีการเชื่อมต่อสายของเซ็นเซอร์ ความต้านทานของสายนำจะทำให้เกิดความผิดพลาดในการวัด การต่อสายแบบสามสายช่วยลดความผิดพลาดนี้โดยการทรงตัววงจรบริดจ์

แม้ว่าเส้นโค้งความต้านทาน-อุณหภูมิของ Pt100 จะเป็นไปในลักษณะที่เกือบเชิงเส้น แต่มันก็ไม่ได้สมบูรณ์แบบอย่างสิ้นเชิง เพื่อเพิ่มความแม่นยำ อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิของเราแบ่งเส้นโค้งความต้านทาน-อุณหภูมิของ Pt100 ระหว่าง 0–200°C ออกเป็นห้าส่วน ในแต่ละส่วนจะใช้เส้นตรงในการประมาณค่าเส้นโค้งจริงผ่านการปรับให้เข้ากับเส้นตรง ทำให้ความแม่นยำในการวัดโดยรวมเพิ่มขึ้นอย่างมาก

3.3 PTC Thermistor เป็นเซ็นเซอร์ทางเลือกในอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ TTC-300 Series

PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิของหม้อแปลง TTC-300 series ของเราระบบ PTC thermistor ผลิตจากวัสดุเซรามิกโพลีคริสตาลที่มีฐานไทเทเนียมบาร์เรียม ซึ่งได้รับการเจือสารเพื่อให้ได้จุด "ทริป" หรือ "สวิตชิง" ที่เฉพาะเจาะจง

ต่างจากตัวต้านทานแพลทินัม (Pt100) PTC thermistor มีพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างชัดเจน: ความต้านทานของมันคงที่ค่อนข้างมากที่อุณหภูมิต่ำ แต่เมื่ออุณหภูมิถึงระดับที่กำหนดไว้แล้ว ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกือบเป็นขั้นบันได—จุดนี้เรียกว่าจุดเคอรี หรืออุณหภูมิการทำงาน ลักษณะนี้แสดงในเส้นโค้งความต้านทาน-อุณหภูมิข้างล่างนี้

ตามที่แสดง เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดทำงาน ความต้านทานของ PTC เปลี่ยนแปลงน้อยกับอุณหภูมิ แต่เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้และเกินจุดสำคัญนี้ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก—บางครั้งหลายลำดับขนาด

หลักการการทำงานของการตรวจจับอุณหภูมิด้วย PTC คือการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างฉับพลันเพื่อกำหนดว่าได้ถึงจุดอุณหภูมิที่กำหนดไว้หรือไม่ ดังนั้นเซ็นเซอร์ PTC สามารถระบุเพียงจุดอุณหภูมิเดียว—ไม่สามารถให้การวัดอุณหภูมิที่ต่อเนื่องและครอบคลุมทั้งช่วงเหมือน Pt100

ผลิตภัณฑ์ของเราใช้คุณสมบัติเปิด/ปิดของเซ็นเซอร์ PTC เพื่อแจ้งเตือนอุณหภูมิเกินและป้องกันการทริปสำหรับหม้อแปลง ในการรับประกันความสอดคล้อง ความน่าเชื่อถือ และคุณภาพสูง เราใช้ส่วนประกอบ PTC จาก Siemens–Matsushita Electronic Components Co., Ltd.

3.4 หลักการตรวจจับอุณหภูมิด้วย TC

อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิได้รับสัญญาณอุณหภูมิจากเซ็นเซอร์ PTC และ Pt100 ผ่านวงจรภายใน และใช้การตัดสินใจเชิงตรรกศาสตร์เพื่อกำหนดว่าควรกระตุ้นสัญญาณเตือนอุณหภูมิเกินหรือสัญญาณทริปอุณหภูมิเกินหรือไม่ กลไกคุ้มครองสองชั้นนี้ช่วยป้องกันการขาดการตอบสนองหรือการกระตุ้นผิดพลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อุณหภูมิของขดลวดหม้อแปลง (เฟส A, B, C) และแกนกลาง (D) ถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Pt100 และ PTC เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความต้านทานของเซ็นเซอร์เหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงตาม อุปกรณ์ควบคุมจะแปลงความต้านทานนี้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะถูกประมวลผลผ่านการกรอง การแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล (A/D) และอัลกอริทึมขั้นสูงเพื่อคำนวณค่าอุณหภูมิที่สอดคล้อง

บนพื้นฐานของอินพุตอุณหภูมิสองประเภท:

• อุปกรณ์ควบคุมแสดงหมายเลขช่องและค่าอุณหภูมิในเวลาจริงบนหน้าจอแผงหน้า

• พร้อมกันนั้น ระบบใช้ขั้นตอนเชิงตรรกศาสตร์เพื่อเปรียบเทียบอุณหภูมิที่วัดได้กับจุดตั้งค่าที่ผู้ใช้กำหนด หากอุณหภูมิเกินขีดจำกัด อุปกรณ์ควบคุมจะกระตุ้นเอาต์พุตที่เหมาะสม เช่น เปิด/ปิดพัดลมทำความเย็น กระตุ้นสัญญาณเตือน หรือสั่งทริป

ผู้ใช้สามารถกำหนดค่าพารามิเตอร์ระบบ เช่น อุณหภูมิเปิด/ปิดพัดลม อุณหภูมิเตือนความร้อนเกินของแกนกลาง และการตั้งค่าอื่น ๆ ผ่านปุ่มบนแผงหน้า

นอกจากนี้ ระบบยังทำการวินิจฉัยตนเองอย่างต่อเนื่อง หากเกิดการล้มเหลวของเซ็นเซอร์หรือฮาร์ดแวร์ภายในอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ ระบบจะส่งสัญญาณเตือนทางเสียงและภาพพร้อมสัญญาณข้อผิดพลาดเพื่อแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานทันที