آليات التبريد بالهواء للمحولات الجافة: دليل لأنظمة AN وNV وAF

تعمل وحدات المحولات من النوع الجاف دون الحاجة إلى سوائل تبريد، حيث تنقل الطاقة الحرارية المتولدة مباشرة إلى الهواء المحيط. وتعتمد هذه الأنظمة المبردة بالهواء على الحمل الحراري الطبيعي أو التهوية القسرية لتبديد الحرارة الداخلية العالية عبر ملفات ذات تهوية مفتوحة وملفات مغلفة بالراتنج؛ مما يلغي مخاطر تسرب الزيت، ويقلل من أعباء الصيانة، ويضمن سلامة العمليات الصناعية داخل المنشآت.

آلية تبديد الحرارة في المحولات الجافة دون استخدام سوائل
تعتمد معدات الطاقة الخالية من السوائل على دوران الهواء المحيط لتبديد الحرارة المتولدة داخل الملفات النحاسية أو المصنوعة من الألومنيوم. ويتطلب الاستغناء عن السوائل العازلة استخدام تقنيات دقيقة لإدارة الحرارة لضمان سلامة العزل على المدى الطويل في ظل الأحمال الكهربائية العالية. وتصمم الشركات الرائدة في تصنيع المحولات الجافة قنوات متخصصة لتدفق الهواء بين شرائح القلب الحديدي لزيادة التعرض للهواء المحيط، مما يمنع تكون بؤر حرارية ساخنة قد تؤدي إلى تدهور المكونات الهيكلية.

أنظمة الحمل الحراري الطبيعي للهواء (AN)
يُعد الحمل الحراري الطبيعي للهواء الوسيلة الأساسية لإدارة الحرارة في ظروف التشغيل العادية؛ حيث يدخل الهواء المحيط عبر فتحات التهوية السفلية للهيكل، ويمتص الحرارة من أسطح الملفات المكشوفة، ثم يرتفع لأعلى بفعل قوة الطفو.

يدخل الهواء المحيط عبر فتحات التهوية الموجودة في القاعدة مدفوعاً باختلافات الضغط الطبيعية.

تنتقل الحرارة مباشرة من أسطح الملفات إلى عمود الهواء الداخلي الصاعد.

يخرج الهواء الساخن عبر فتحات التهوية العلوية للهيكل، مما يحافظ على استمرار الدوران السلبي (غير القسري) للهواء.

يوفر هذا النظام تشغيلاً هادئاً لا يتطلب صيانة لتطبيقات الجهد المتوسط ​​المستقرة، مثل المحولات الجافة القياسية بقدرة 75 كيلوفولت-أمبير المثبتة في خزائن توزيع الطاقة التجارية.

أنظمة التهوية القسرية للهواء (AF)
تستخدم أنظمة التهوية القسرية مراوح محورية أو خارجية لزيادة معدلات انتقال الحرارة خلال فترات ذروة الطلب؛ حيث تقوم المزدوجات الحرارية المدمجة في الملفات بتشغيل المراوح عندما تتجاوز درجات الحرارة حدوداً تشغيلية محددة.

تراقب المستشعرات الحرارية درجات حرارة الملفات لحظياً وبشكل مستمر أثناء الأحمال الثقيلة.

تقوم وحدات التحكم الرقمية بتشغيل مراوح تبريد موجهة لدفع الهواء القسري عبر قنوات القلب الحديدي.

تزداد سرعة تدفق الهواء، مما يعزز قدرة التخلص المستمر من الحرارة بنسبة تصل إلى 150 بالمائة.

يتيح استخدام التبريد بالهواء القسري للمحولات الجافة عالية القدرة (مثل تلك بقدرة 750 كيلوفولت-أمبير) التعامل مع أحمال الذروة المفاجئة والشديدة دون التعرض لخطر انهيار العزل أو التدهور الحراري الديناميكي.

التصنيفات الحرارية ومعايير العزل
تعتمد المحولات المبردة بالهواء بشكل كبير على مواد عزل صلبة تتحمل درجات حرارة عالية لضمان استمرارية التشغيل؛ وغالباً ما تستخدم الوحدات المصبوبة مواد عازلة من الفئة (Class H) أو الفئة (Class C) القادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 180 درجة مئوية. تصنيفات ارتفاع درجة الحرارة وفقًا لمعايير NEMA/IEEE: تحدد هذه التصنيفات الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التشغيل فوق درجات الحرارة المحيطة.

التغليف براتنج الإيبوكسي VPI: يُحكم إغلاق ملفات اللفائف تحت ضغط الفراغ لمنع دخول الرطوبة والملوثات.

الحد من التفريغ الجزئي: يمنع حدوث انهيار كهربائي موضعي عبر فجوات الهواء في المحول الجاف تحت ضغط الجهد العالي.