乾式変圧器の種類: 総合ガイド

乾式変圧器は、冷却および絶縁に液体オイルの代わりに空気、固体絶縁、樹脂、またはカプセル封入を使用した変圧器です。これらは、建物、産業施設、再生可能エネルギー システム、データ センター、および火災安全性、メンテナンスの軽減、屋内設置の柔軟性が重要となるその他の場所で広く使用されています。このガイドでは、主な乾式変圧器のタイプ、それらの違い、およびアプリケーションに適切な設計を選択する際の考慮事項について説明します。

乾式変圧器とは何ですか？

乾式変圧器は、オイルやその他の液体誘電性流体を使用せずに巻線とコアが冷却される変圧器です。代わりに、熱と電気ストレスを管理するために、空気循環、固体絶縁システム、樹脂鋳造、真空含浸、または保護カプセル化に依存しています。実際的には、油漏れ、封じ込めシステム、火災の危険性が大きな懸念となる屋内または居住環境向けの強力な選択肢となります。

他のタイプの変圧器と同様に、乾式ユニットは電圧を昇圧しますまたは電磁誘導により回路間を遮断します。両者の違いは断熱と冷却方法です。その設計の選択は、設置場所、湿気への対処方法、メンテナンスの必要性、ほこりや湿気、または要求の厳しい環境でのパフォーマンスに影響します。

乾式変圧器は一般的に次の用途に選択されます。

商業ビルやショッピングセンター

病院、学校、公共施設

工場およびプロセスプラント

データセンターと通信室

再生可能エネルギーと蓄電池システム

海洋、鉱山、輸送用途

屋内変電所および配電室

乾式変圧器の主な種類

乾式変圧器の種類を理解する最も役立つ方法は、絶縁と巻線の保護方法を調べることです。電圧定格、相構成、エンクロージャ、冷却クラスも重要ですが、通常、ある乾式タイプの設計と別の乾式タイプの設計の最も明確な違いは絶縁システムです。

キャスト樹脂乾式変圧器

キャスト樹脂乾式変圧器は、巻線がエポキシ樹脂または同様の固体絶縁材料で囲まれています。樹脂は巻線の周囲に強固な保護バリアを形成し、湿気、ほこり、および多くの環境汚染物質に対する耐性を高めます。このため、信頼性と安全性が優先される屋内設置や過酷な環境では、キャスト樹脂ユニットが一般的な選択肢となります。

巻線が強固に鋳造されているため、これらの変圧器は通常、優れた機械的強度と強力な短絡耐性を備えています。-これらは、機器が振動、湿気、または重負荷サイクルにさらされる可能性がある場所でよく使用されます。密閉された巻線構造は、より開放的な設計と比較して、汚染に関連した故障のリスクを軽減するのにも役立ちます。{3}}

キャスト樹脂乾式変圧器は、次の用途によく選ばれます。

高層ビル-

産業プラント

風力および太陽光発電システム

交通インフラ

沖合または沿岸環境

難燃性とメンテナンスの容易さが重要な施設

主に考慮すべき点はコストと修理可能性です。キャスト樹脂の設計は、単純なオープンワインドユニットよりも高価になる可能性があり、深刻な巻き線の損傷は修復が難しい場合があります。-しかし、多くのユーザーにとっては、保護力と耐久性が強化されるため、投資が正当化されます。

真空含浸変圧器

真空圧含浸 (VPI) 変圧器では、巻線を真空と圧力下に置くプロセスを使用するため、絶縁ワニスが巻線構造に深く浸透します。硬化後、巻線は未処理のコイルよりも強く、きれいになり、よりよく保護されます。

VPI 変圧器は、パフォーマンス、コスト、保守性のバランスが取れているため、広く使用されているオプションです。これらは、環境が制御されているか、または適度に要求が厳しい環境の多くの商業および産業環境に適しています。巻線は樹脂で完全に鋳造されていないため、VPI 設計は鋳造樹脂ユニットよりも検査と修理が簡単な場合があります。

一般的な利点は次のとおりです。

良好な絶縁耐力

開放創設計と比較して耐湿性が向上-

巻線の強固な機械的結合

多くのアプリケーションに競争力のあるコスト

場合によってはメンテナンスが容易になる

VPI 乾式変圧器は、配電、モーター制御センター、製造施設、および一般的なビル システムでよく使用されます。エンクロージャと断熱システムがそれに応じて指定されていない限り、極度に湿った場所、腐食性の場所、または汚染された場所には最適な選択肢ではない可能性があります。

真空圧カプセル化変圧器

真空圧カプセル化 (VPE) 変圧器は VPI 設計に似ていますが、より重いカプセル化プロセスを使用して、巻線の周囲により保護的なコーティングを作成します。目標は、含浸巻線の実用的な利点の一部を維持しながら、湿気、ほこり、化学物質、その他の汚染物質に対する耐性を向上させることです。

VPE の設計は、多くの選択の議論において、標準の VPI とフルキャスト樹脂トランスの間に位置します。これらは、鋳造樹脂構造に伴う剛性とコストの一部を回避しながら、VPI よりも強力な環境保護を提供できます。

次のような場所で役立ちます。

水処理プラント

空気中に浮遊汚染物質が存在する産業施設

適切な筐体を備えた屋外または半屋外の設置-

湿気が気になる施設

追加の巻線保護が必要なプロセス環境

乾式変圧器タイプを比較する場合、環境が基本的な VPI ユニットには要求が厳しすぎるが、フルキャスト樹脂設計を必要としない場合に、VPE が検討されることがよくあります。

開放巻線乾式変圧器-

開放巻線乾式変圧器は、絶縁付きの換気巻線を使用しますが、完全な樹脂鋳造やカプセル化は行われていません。{0}空気がコイルの中とその周囲を移動して熱を除去します。これらのユニットは通常、環境への曝露が制限されている、より清潔で乾燥した屋内空間に適用されます。

オープンワウンド設計は、費用対効果が高く簡単ですが、適切な設置条件が必要です。{0}{1}ほこり、湿気、腐食性蒸気、導電性粒子は、絶縁寿命を縮めたり、故障のリスクを高めたりする可能性があります。このため、筐体の選択と部屋の清潔さが特に重要です。

以下の用途に最適です。

きれいな電気室

一般商業流通

管理された屋内環境

予算が重要な要素となるアプリケーション

定期的な検査とメンテナンスが可能な設備

オープンワインドユニットが自動的に劣るわけではありません。-単に周囲の環境に大きく依存しているだけです。適切な場所に設置すれば、巻線システムの保護を強化する追加コストを発生させることなく、信頼性の高いサービスを提供できます。

実際のアプリケーションでは乾式変圧器のタイプはどのように異なりますか?

乾式変圧器のタイプは主に、熱、湿気、ほこり、汚れ、振動、およびメンテナンスの要求に対する耐性が異なります。クリーンなオフィスビルの電気室には、沿岸工業プラントと同じ断熱保護が必要ない場合があり、再生可能エネルギー設備には、標準的な商業用パネル室とは異なる設計が必要な場合があります。

選択プロセスは、電気定格だけではなく、環境から始める必要があります。二変圧器の容量と電圧は同じかもしれませんが、より良い選択は、ユニットが設置されている場所、全負荷に近い状態で動作する頻度、換気がどの程度行われているか、汚染物質が存在するかどうかによって異なります。

主な違いは次のとおりです。

環境保護キャスト樹脂および VPE トランスは一般に、開放巻線設計よりも湿気や汚染に対して強力な保護を提供します。{0}} VPI ユニットは、多くの屋内用途にバランスの取れた中間点を提供します。

メンテナンスの必要性乾式変圧器は通常、オイル検査や漏れ管理を避けますが、それでも洗浄、検査、換気チェックは必要です。オープンなデザインは、ほこりの多い場所ではさらに注意が必要な場合があります。

熱性能すべての乾式変圧器には適切なエアフローが必要です。エンクロージャ、室温、負荷プロファイル、およびオプションのファンは、変圧器の熱管理の程度に影響を与える可能性があります。

機械的強度鋳造樹脂巻線は剛性と強度に優れているため、短絡ストレスや振動が発生する用途に役立ちます。{0} VPI および VPE 設計では、未処理の巻線と比較してコイルのボンディングも向上します。

設置の柔軟性乾式変圧器は液体封じ込めシステムを必要としないため、屋内への設置が容易なことがよくあります。ただし、クリアランス、換気、騒音、検査のためのアクセスについては、依然として慎重な計画が必要です。

乾式変圧器を分類するその他の方法

絶縁方法は乾式変圧器をグループ化する一つの方法にすぎません。また、バイヤー、エンジニア、プロジェクト チームは、相、冷却方法、エンクロージャ、電圧クラス、およびアプリケーションごとに変圧器のタイプを比較します。

単相設計と三相設計-

単相乾式変圧器は、小規模な負荷、制御回路、照明システム、単相電力が必要な用途に使用されます。-三相乾式変圧器は、より大きな負荷と三相機器に効率的に対応できるため、商用および産業用の配電において一般的です。-

ほとんどの建物や工場のプロジェクトでは、主配電用に三相ユニットが標準的な選択肢となります。{0}単相ユニットは、専用機器、補助回路、小規模システムにとって依然として重要です。

換気された筐体と換気されていない筐体-

換気されたエンクロージャにより、変圧器に空気が流れ、熱が除去されます。周囲の空気が安全に動作できるほどきれいな屋内設置に一般的です。 -換気または密閉されていない-スタイルのエンクロージャは、ほこりや汚染物質からの保護が強化されますが、慎重な熱設計が必要になる場合があります。

エンクロージャは設置環境に適合する必要があります。クリーンな開閉装置室にある変圧器は、プロセスの粉塵、湿気、または屋外にさらされている場所の近くに置かれた変圧器とは異なるニーズがあります。

自然空冷と強制空冷-

乾式変圧器の多くは自然空冷を使用しており、通常の空気循環によって熱が放散されます。一部の設計には強制空冷用のファンが含まれており、適切に指定すると一時的な負荷容量を増やすことができます。-強制空気システムは柔軟性を高めますが、検査とメンテナンスが必要なコンポーネントも導入します。

冷却は決して後回しにしてはいけません。通気の制限、通気口の詰まり、または周囲温度が高いと、絶縁寿命が短くなり、信頼性が低下する可能性があります。

乾式変圧器の適切なタイプの選択

乾式変圧器の設計の種類を選択するには、電気要件を環境および動作条件に適合させる必要があります。最良のオプションは、常に最も厳重に保護されたユニットであるとは限りません。それは、プロジェクトの安全性、信頼性、保守性、コストの適切なバランスを提供するものです。

乾式変圧器を検討する場合は、このチェックリストを使用してください。

電気要件を確認します。一次電圧、二次電圧、容量、周波数、位相、インピーダンス、接続形式。

設置環境を評価します。屋内外の場所、湿気、塵埃、腐食性ガス、温度、換気のない場所。

負荷動作を確認します。定常負荷、頻繁な過負荷、モーターの起動、高調波成分、および予想されるデューティ サイクル。

断熱システムを選択します。露出と信頼性のニーズに基づいて、開放創傷、VPI、VPE、またはキャスト レジンを選択します。-

エンクロージャを選択してください:保護レベルを場所と通気要件に合わせます。

ノイズ制限を考慮してください。特にオフィス、病院、学校、住宅の隣接する建物では。{0}}

メンテナンス アクセスを計画する:検査、清掃、締め付け、テスト、および使用する場合はファンの保守のためのスペースを残しておきます。

適用される標準を確認します。設計を地域の電気規定、プロジェクトの仕様、公共事業の要件に合わせて調整します。

製品名だけでなく、巻線構造、絶縁クラス、エンクロージャ設計、試験文書、実際の現場条件への適合性を確認してください。 「乾式タイプ」という表現にはいくつかの設計が含まれるため、電気的には正しいが環境的に不適切なユニットを受け取ることを避けるために、仕様は十分に明確である必要があります。

変圧器のタイプを比較するときによくある間違い

よくある間違いの 1 つは、容量と価格だけに注目することです。低コストの変圧器でも、絶縁システムに損傷を与えたり、過熱を引き起こす環境に設置すると高価になる可能性があります。-乾式変圧器が意図したとおりに動作するには、適切な換気、清潔な環境、および適切な筐体保護が必要です。

もう 1 つの間違いは、すべての樹脂またはカプセル化された設計が同一であると仮定することです。材料、製造品質、硬化プロセス、テスト、設計の詳細はすべてパフォーマンスに影響します。乾式変圧器のタイプを比較する場合は、広範なラベルだけに依存するよりも、仕様とアプリケーションの適合性を検討することをお勧めします。

3 番目の間違いは、高調波と負荷プロファイルを見落とすことです。最新の設備には、非線形負荷を生成するドライブ、LED システム、UPS 機器、充電器、パワー エレクトロニクスが含まれる場合があります。-このような状況では発熱が増加する可能性があるため、変圧器は電気環境を完全に考慮して選択する必要があります。

最終的なポイント

乾式変圧器は、液体絶縁を避け、屋内設置をサポートし、幅広い商業および産業環境に適合できるため、高く評価されています。主な乾式変圧器のタイプには、キャスト樹脂、VPI、VPE、開放巻線設計があり、それぞれ保護、コスト、保守性、耐環境性のバランスが異なります。-

現場が清潔で管理されている場合は、開放型変圧器または VPI 変圧器が適している可能性があります。{0}湿気、ほこり、化学物質、または厳しい負荷サイクルが懸念される場合は、VPE またはキャスト樹脂構造の方が良い可能性があります。正しい選択は、まず環境を理解し、次に変圧器の設計を電気負荷、設置条件、安全要件、長期保守計画に適合させることから生まれます。-

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