変圧器を低温に保つ

アンドレアス・シュナイダーが油冷式高出力変圧器用の堅牢なファンを発表

高出力変圧器は、電力供給システムの基本コンポーネントです。 AC電圧を異なる電圧レベル間で切り替えるため、発電所、産業運営、変電所での発電、送電、配電には不可欠です。 大電力変圧器は屋外に設置されます。

そこでは、風や天候、さらには熱帯雨林の湿気、海岸の塩飛沫、砂漠地帯の灼熱の暑さ、極地での極寒にも耐えなければなりません。

冷却システムに使用されるファンも同様に頑丈でなければなりません。 確実に動作し、メンテナンスを必要としない堅牢なテクノロジーが求められています。

変圧器に障害が発生するたびに、電力供給が保証されなくなるため、致命的な結果が生じます。

変圧器は動作中に廃熱を発生するため、冷却剤にはオイルが最適です。 熱は対流 (またはポンプ システムによるサポート) を介して変圧器ハウジングに伝達されます。変圧器ハウジングには、外側に熱交換器と同様の冷却フィンまたはラジエーターが付いています。 大型の高出力変圧器には追加の冷却が必要です。冷却面は可能な限りコンパクトであるにもかかわらず、過熱による損傷を防ぐファンが必要です。

ファンは屋外の過酷な配置条件に耐えられるように、特別な要件を満たす必要があります。

ファンが必要な空気性能をサポートするだけでは十分ではありません。 高湿度下でも耐食性があること、無潤滑でのメンテナンス不要の動作、可能な限り長い耐用年数にわたる信頼性の高い機能などの特性も同様に重要です。 また、負荷が変動する場合、冷却能力を実際の需要に合わせて調整できることも有益です。

変圧器が部分負荷動作しているときに個々のファンをオフにすることは必ずしも意味があるわけではありません。この状態では、熱交換器上に冷却されていない「ホットスポット」が発生する可能性があるためです。 ファンが可能な限り効率的に動作していれば、ユーザーは長年にわたってかなりの金額と電力を節約でき、その電力を電力網に供給することができます。 これは、エネルギー事業者にとってプラスの経済的利益をもたらします。 変圧器が住宅地の近くまたは住宅地の中にある場合、変圧器が発生するノイズも過小評価すべきではありません。

モーターとファンの専門家であるebm-papstは、特殊な変圧器ファンを開発することでこの問題に対処しました。 これらは、DIN EN 50216-12 に基づく高度な大型変圧器冷却の要件をすべて満たしており、最大 13m3/s の空気性能を備えた 500mm ～ 1,250mm のサイズがあります。 また、長寿命と塩水噴霧耐性 (DIN EN ISO 12944 による腐食保護クラス C5M) に関する要件も満たしているため、ファンは塩分濃度の高い沿岸地域での展開に適しています。

ファンハウジングがファン効率を向上

プラグアンドプレイ互換モジュールのすべてのコンポーネント (ファン ハウジング、HyBlade インペラ、電子機器を統合した GreenTech EC モーターまたは AC 非同期モーター、吸気側ガード グリル) は完全に調和しています。

たとえば、空力の最適化により、乱気流と動作騒音の両方が低減されます。 2 種類のモーターは現在のエコデザイン指令の要件を満たしています。

インペラはアルミフレームとガラス繊維強化プラスチックの被覆を組み合わせた空力学的に理想的な形状を採用しています。 これにより、発生する騒音が大幅に低減され、従来のブレードと比較してより高い効率が可能になります。

インテーク側には接触保護機能も備えたモーターマウントを設置。 出口側にはガードグリルも付属品として用意しております。 ガードグリルとファンハウジングはともに、特別なコーティングを施した溶融亜鉛メッキ鋼板で作られています。

出口側には、ラジエーターに直接取り付けるための統合された円周フランジもあります。

特に、ファンが自由空気で機能する場合 (油冷変圧器の場合は通常)、このタイプのファン ハウジングのプラスの効果は優れています。 空気の乱流を最小限に抑え、空気流量を増加させ、したがってファンの効率を高めます。

ニーズに応じた冷却のための速度制御

実証済みの GreenTech EC テクノロジーに依存する企業は、エネルギー効率の方向に向けてさらに一歩前進しています。

EC モーターは基本的に永久磁石励磁を備えた同期モーターです。 それらでは、永久磁石が組み込まれたローターが、電子的に生成されるステーターの回転磁界に同期して追従します。

制御電子機器により、実質的に同じ高レベルの効率で部分負荷動作の系統同期周波数から逸脱する、空気性能の無限調整 (ファン速度に線形) が可能になります。 開ループ速度制御は、0 ～ 10 VDE (油温または油圧センサーなど) を介してアナログで指定することも、PWM または Modbus 信号でデジタルで指定することもできます。 Modbus を使用すると、複数のファンを簡単に相互接続できます。

これにより、診断機能と監視機能の使用が容易になり、最終的には信頼性の高い動作に貢献します。 この設定は、システム全体をより経済的に運用できることを意味し、ライフサイクル コストにプラスの影響を与えます。

個々のファンのスイッチをオフにした後の熱交換器のホットスポットを防ぐために、ebm-papst ではすべてのファンを部分負荷動作で使用することをお勧めします。 その結果、ラジエーター内の流れがより均一になります。 プラスの副作用として、モーターがそれほど劇的に加熱されないため、ファンの耐用年数が延びます。

部分負荷動作のもう 1 つの側面は、物理法則の結果として、エネルギー消費と動作ノイズが大幅に削減されることです。

電気入力電力はファン速度の 3 乗 (Pe ~ n³) に比例します。 その結果、速度、ひいては航空性能が 50% 低下しても、それはわずか 12.5% にとどまります。 対数的には、これによりノイズ レベルが 15dB 減少します。

部分負荷動作はエネルギーを節約し、運用コストを削減するだけでなく、廃熱も削減します。 発生しない熱を放散する必要がないため、これは冷却用途に特に役立ちます。

転流と固定子の設計も非常にスムーズな動作を保証します。 サイクル周波数は音響的には知覚不可能であり、ノイズ低減は低下します。 このため、これらの「ステルス ファン」は、ノイズ保護規制を遵守する必要がある用途に最適です。

簡単な試運転

実践指向の設計詳細により、変圧器ファンのコミッショニングが簡素化されます。

たとえば、必要に応じて水平または垂直の設置位置でファンハウジングに直接設置して取り付けることが可能です。

電源接続と制御用のモーター端子ボックスは簡単にアクセスでき、モーター電子機器から隔離されています。 開発チームは高品質な端末を使用することにこだわりました。

ファンは世界中で使用できるように完全に設計されています。 これらは 200 ～ 240 V と 380 ～ 480 V (三相 50 Hz および 60 Hz グリッド周波数の場合) の電源で機能し、すべての関連規格 (UL、CSA、EAC、および CCC) および保護等級 IP55 の要件を満たしています。定格ラベルは DIN EN 50216-12 を満たしています。

アンドレアス・シュナイダーは、次のプロジェクトエンジニアです。ebm-パプスト。