変圧器と、高電圧をより低圧で日常用途に使用可能な電力に変換する変圧器の能力は、商業および産業部門のさまざまな業務において重要な役割を果たします。ただし、その目的上、自然に熱が発生するため、効果的に放散する必要があります。プロセス中に変圧器が適切に冷却されない場合、自然空冷または自然冷却による冷却が行われます。変圧器液エステル液体と同様に、自然に過熱が起こります。

これは特に、熱がユニットの断熱システムまたは筐体カバーの温度定格を超えた場合に発生します。変圧器の絶縁の定格は通常 220°C ですが、カプセル化されたものなど、一部の設計では定格が低い場合があります。一方、規格では、エンクロージャが周囲温度を超えて最大 65°C に達することが許可されています。以下では、変圧器の過熱の最も一般的な原因と、過熱の再発を防ぐための実用的なヒントについて説明します。

変圧器過熱の主な原因

最新の、あるいはそれほど最近ではない変圧器の設計は、少なくとも数十年間は十分に耐えることができますが、これは、適切に保守され、設計の制限内で動作する場合にのみ当てはまります。そのため、過剰な熱に継続的にさらされると (たとえば、頻繁な過負荷により)、必然的に耐用年数が大幅に短縮されます。

負荷が高くなると、変圧器は通常の動作中でもより多くの熱を発生する可能性があります。これは、標準以下の巻線と絶縁体を使用した低品質のユニットでよく見られます。発熱量が増えると、温度上昇または C 上昇が増加します。これは、全負荷時の周囲温度に対する変圧器の平均温度上昇によって決まります。ユニットの効率と全体的なパフォーマンスが優れているほど、C 上昇は低くなります。

変圧器内の過熱や C-rise の増加につながる主な要因には、次のようなものがあります。

1. 過負荷変圧器の定格容量を超えると過剰な電流が流れ、銅損と鉄損の両方が増加します。過負荷の変圧器は設計限界を超えて動作し、熱を発生して絶縁劣化を促進し、ユニットの寿命と効率を低下させます。そのような犠牲が必要な場合もありますが、同様に、それらは簡単に解決できない可能性があることに注意することが重要です。シンガポールで電気モーターが巻き戻る古いモーターを復元します。

2. 不適切な定格荷重の選択

意図した用途に適した定格の変圧器を選択することが重要です。ユニットの定格荷重が低すぎると、通常の動作負荷でも歪みが生じ、過熱につながる可能性があります。一方、必要な容量を過大評価すると、不必要なエネルギー損失が発生する非効率的なシステムが生じる可能性があります。エネルギーのニーズを慎重に評価し、メーカーやエンジニアに相談することで、変圧器の容量と負荷要件を最適に一致させることができます。

3. 不十分な冷却機構変圧器の温度を安全な範囲内に維持するには、強制空気ユニットの適切な空気の流れと換気、および油冷システムの十分な液量が不可欠です。通気口やファンが詰まっていないことを確認するための定期的な検査と、冷却システムの定期的なメンテナンスは、温度を維持するのに役立ちます。

4. 絶縁不良

巻線とコア間の絶縁は、熱を放散し、電気的故障を防ぐ上で重要な役割を果たします。時間が経つと、経年劣化、熱ストレス、または環境への曝露により絶縁が劣化し、内部障害やホットスポットが発生する可能性があります。絶縁抵抗を定期的にテストすることは、劣化の初期の兆候を特定するのに役立ちます。変圧器の動作環境に合わせて設計された高品質の絶縁材料を使用することも、長期にわたる性能の確保に役立ちます。

5. 低品質の巻線とホットスポット

巻線の材質や設計が劣ると、変圧器の絶縁耐力や耐熱性が損なわれ、電力サージ、局所的な過熱 (ホット スポット)、または致命的な故障が発生する可能性があります。設計限界を超える温度にさらされた巻線は、時間の経過とともに弱まり、短絡やシステムの故障を引き起こす可能性があります。フォイル巻線やヘリカル巻線などの高度な巻線設計を備えた変圧器は、熱応力をより適切に管理できるため、耐熱性と全体的な寿命が向上します。

6. 環境要因

極端な温度、高湿度、腐食性物質などの環境条件は、変圧器のコアと絶縁体の両方の劣化を促進する可能性があります。特に腐食は熱放散を妨げ、過熱を引き起こす可能性があります。変圧器が屋内または耐候性の筐体のいずれかの適切な環境に設置されていることを確認することは、変圧器を過酷な条件から保護するのに役立ちます。極端な気候の地域では、変圧器のコンポーネントを保護するために追加の冷却ソリューションまたは保護コーティングが必要になる場合があります。

過熱と変圧器の早期故障を回避するためのソリューション

1.過負荷防止

過負荷は熱ストレスの最も一般的な原因の 1 つであるため、変圧器の負荷を監視して定格容量内に収まっていることを確認することが重要です。需要が高い期間には、負荷制限戦略によりシステムが過負荷になるのを防ぐことができます。

頻繁に容量またはそれに近い容量で動作する変圧器の場合、より高い定格のユニットにアップグレードすることが、長期的には最善の解決策となることがよくあります。さらに、並列の複数の変圧器に電力需要を均等に分散することで、単一の変圧器に過度のストレスがかかるのを防ぎ、運用効率が向上します。

2. 絶縁破壊の軽減

絶縁破壊への対処は、変圧器を保守する際に留意すべきもう 1 つの重要な側面です。定期検査を実施して、劣化を示す焼け跡、変色、焦げた臭いなどの摩耗の兆候を早期に発見する必要があります。これを絶縁抵抗や部分放電の評価などの定期的なテストと組み合わせて、問題が深刻化する前に弱点を特定します。損傷が検出された場合は、速やかに修理するか、摩耗した断熱材の交換システム全体を危険にさらす可能性のある障害を防ぐためのコンポーネント。

3. 冷却機構の強化

熱の蓄積を防ぐには、適切な冷却も同様に重要です。通気経路を障害物なく確保することで、熱が自然に放散されます。パッシブ冷却が不十分な場合は、ファンやラジエーターなどのアクティブ冷却システムを設置すると、空気の流れが強化され、より効果的に温度を調整できます。ただし、これらのシステムは、空気の流れを妨げたり、過熱問題を悪化させる可能性のある非効率を生じたりしないように、正しく設置する必要があります。設置時の専門的な指導により、冷却機構が最適に機能し、損傷のリスクが軽減されます。

結論

変圧器の過熱は、過負荷や絶縁不良から不適切な冷却や環境ストレス要因に至るまで、根本的な原因により性能と安全性の両方を大きく損なう可能性があります。負荷管理、換気の強化、定期的なメンテナンス、位相監視などの予防戦略を通じてこれらの問題に対処することは、変圧器の寿命を延ばし、信頼性の高い動作を保証するのに役立ちます。異常な騒音や温度上昇などの症状を早期に検出し、絶縁修理やシステムのアップグレードなどのタイムリーな介入と組み合わせることで、機器を保護し、コストのかかるダウンタイムのリスクを軽減します。最終的には、変圧器の効率を維持し、中断のない電気的性能を確保するには、プロアクティブな管理が鍵となります。