بالنسبة لشراء المحولات الدولية ، يجب ألا تبدأ عملية الاختيار بالسعر أو قدرة المحول وحدها. النهج الصحيح هو أولاً تحديد النظام الكهربائي وخصائص الحمل وبيئة التشغيل والمعايير المطبقة ، ثم تحديد القدرة المطلوبة وتحسين الكفاءة وارتفاع درجة الحرارة والمواد وطريقة التبريد.

المبدأ الأساسي بسيط:

حدد الحمل وظروف التشغيل أولا، وتحديد قدرة المحول ثانيا، ثم تحسين الكفاءة والموثوقية والمواد وتكلفة دورة الحياة وفقا للمعايير المحلية المعمول بها ومتطلبات المشروع.

1. حدد متطلبات المشروع أولاً

قبل طلب الاقتباسات ، يجب على المشتري الدولي جمع المعلومات الأساسية للمشروع التي تحدد تصميم المحول.

النظام الكهربائي

تأكيد:

• الجهد الأولي والثانوي

• التردد: 50 Hz أو 60 Hz

• مرحلة واحدة أو ثلاثية

• ترتيب التأريض للنظام

• تنظيم الجهد المطلوب ومدى الصنبور

• مستوى الدوائر القصيرة للنظام الكهربائي

• تركيب داخلي أو خارجي

• المعايير المطبقة ومتطلبات الشهادة

بالنسبة لمشاريع أمريكا الشمالية ، يجب تأكيد متطلبات CSA و UL والكهرباء المحلية المعمول بها. بالنسبة لأسواق IEC، ينبغي تحديد معايير IEC ذات الصلة والمتطلبات التنظيمية المحلية.

لا ينبغي معاملة علامة CE كمعيار تقني عالمي للمحولات. يعتمد تطبيقه على المنتج المحدد والمتطلبات التنظيمية الأوروبية.

الظروف البيئية

كما يجب أن يأخذ تصميم المحول في الاعتبار:

• الحد الأقصى والحد الأدنى لدرجة الحرارة المحيطة

• الارتفاع

• الرطوبة

• الغبار والتلوث

• الغازات أو المواد الكيميائية المتآكلة

• متطلبات الزلزال

• تركيب داخلي أو خارجي

• مستوى الحماية المطلوب

على سبيل المثال، قد يتطلب محول مثبت في بيئة صناعية ساخنة تصميم حراري مختلف عن واحد مثبت في غرفة كهربائية داخلية باردة.

خصائص التحميل

يجب على المشتري توفير:

• إجمالي الحمل المتصل

• حمولة الطلب القصوى

• الحمولات المستمرة والمتكررة

• أحمال المحرك وظروف البدء

• تكييف الهواء والمضخات والضاغطات

• VFDs، أنظمة UPS والمصلحات

• عامل الطاقة المتوقع

• متوسط ملف تعريف الحمل المتوقع

• متطلبات التوسع في المستقبل

لا ينبغي تقييم بدء المحرك والحمولات غير الخطية فقط من كيلوواط الاسمية. قد يؤثر التيار البدائي ، وانخفاض الجهد ، والهارمونيكات والتأثيرات الحرارية الإضافية أيضًا على اختيار المحول.

2. تحديد قدرة المحول

عادة ما يتم تحديد قدرة المحول فيKVA أو MVAوليس ببساطة في كيلوواط.

يمكن إجراء حساب أولي باستخدام:

S = P × Kd / cosφ

أين:

• S = الطاقة الظاهرة المحسوبة، kVA

• P = إجمالي الحمل النشط، كيلوواط

• كيد = عامل الطلب أو تنوع الحمل

• كوسف = متوسط عامل الطاقة

على سبيل المثال، إذا كان إجمالي الحمل المتصل هو 200 كيلوواط، فإن عامل الطلب هو 0.85 ومتوسط عامل الطاقة هو 0.80:

S = 200 × 0.85 / 0.80 = 212.5 kVA

معيار250 kVA محوللذلك يمكن النظر في ذلك، رهنا بالتحقق من ظروف التشغيل الفعلية.

لا تطبق هامش قدرة ثابتة عمياءً

عادة ما يكون هناك حاجة إلى هامش قدرة ، ولكن لا توجد قاعدة عالمية تقول بأن كل محول يجب أن يكون ببساطة كبير بنسبة 10٪ ، 20٪ أو 40٪.

يعتمد الهامش المطلوب على:

• بدء المحرك الحالي

• أقصى طلب

• انخفاض الجهد

• درجة حرارة البيئة

• قدرة التحميل الزائد للمحول

• التوسع المستقبلي

• تحميل متناغم

• متطلبات التكرار

بالنسبة لمصنع يحتوي على العديد من المحركات الكبيرة ، على سبيل المثال ، قد تحدد ظروف البدء حجم المحول حتى عندما يبدو الحمل العادي صغيرًا نسبيًا.

تجنب كل من تقليل الحجم والمزيد من الحجم

قد يعمل محول أقل حجماً عند حمولة مفرطة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة ، وانخفاض الجهد وتسارع شيخوخة العزل.

من ناحية أخرى ، قد يكون للمحول الكبير استهلاك الطاقة السنوي العالي بدون حمولة بشكل غير ضروري وتكلفة شراء أولية أعلى.

لذلك ، فإن الهدف ليس ببساطة اختيار أكبر محول. وينبغي تحديد القدرة المناسبة من ملف تعريف الحمل الفعلي وظروف التشغيل وتكلفة دورة الحياة.

3. تقييم عدم فقدان الحمل وفقدان الحمل

وينبغي تقييم كفاءة المحول على مدى عمر التشغيل المتوقع بدلا من مقارنة أسعار الشراء وحدها.

الخسائر الرئيسية للمحولات هي:

• عدم فقدان الحمل (P) ₀):مرتبط بشكل رئيسي بالنواة المغناطيسية والحاضرة كلما تم تشغيل المحول.

• خسارة الحمل (Pk):يرتبط بشكل رئيسي بمقاومة التلف والخسائر الضالية ويزيد بشكل عام تقريبا مع مربع تيار الحمل.

لذلك:

إجمالي الخسارة ≈ لا خسارة الحمل + خسارة الحمل

على سبيل المثال، إذا كان المحول يعمل بنسبة 50٪ من الحمل، فإن خسارة الحمل تبلغ حوالي ربع خسارة الحمل الاسمي، على افتراض أن مكون الخسارة ذي الصلة يتبع العلاقة المتوقعة للقانون المربع.

التشغيل المستمر

بالنسبة لمراكز البيانات والمستشفيات والمصانع الصناعية وغيرها من المرافق التي تبقى تعمل بالطاقة على مدار الساعة ، يمكن أن يكون لكل من عدم الحمل وفقدان الحمل تأثير كبير على تكلفة دورة الحياة.

يمكن النظر في المواد الأساسية منخفضة الخسارة مثل الفولاذ الكهربائي الموجه نحو الحبوب عالية الجودة Hi-B أو المعدن غير المتكامل اعتمادا على التطبيق.

التشغيل المتقطع

بالنسبة للمرافق التي تعمل فقط خلال ساعات معينة ، قد تختلف المساهمة السنوية في عدم فقدان الحمولة. يجب على المشتري مقارنة ساعات التشغيل السنوية الفعلية وملف التحميل وسعر الكهرباء بدلاً من اختيار تصميم منخفض الخسارة بناءً فقط على كفاءته المسموحة.

تكلفة دورة الحياة

وينبغي للمقارنة المناسبة بين المشتريات أن تراعي ما يلي:

تكلفة دورة الحياة = تكلفة الشراء + تكلفة الطاقة + تكلفة الصيانة + تكاليف التشغيل الأخرى

بالنسبة لمشاريع المحولات الطويلة العمر ، يمكن أن يوفر المحول بسعر أولي أعلى في بعض الأحيان تكلفة إجمالية أقل عندما يتم النظر في خسائره المنخفضة على مدى سنوات عديدة.

بالنسبة للمشاريع الكندية ، يجب على المشتري أيضًا تأكيد ما إذا كان المحول يقع ضمن نطاق التطبيق المعمول بهCSA C802 متطلبات كفاءة الطاقة والمتطلبات التنظيمية الكندية.

4. تحقق من ارتفاع درجة الحرارة ونظام العزل

ارتفاع درجة الحرارة هو عامل مهم يؤثر على عمر المحول وموثوقية التشغيل ، ولكنفئة العزل وارتفاع درجة حرارة المحول لا ينبغي أن تعامل بنفس المعلمة.

على سبيل المثال:

العزل من فئة F لا يعني تلقائيا ارتفاع درجة حرارة محول 100 K.

يجب على المشتري أن يؤكد بشكل منفصل:

• نظام العزل درجة حرارية

• ارتفاع درجة حرارة التلف

• ارتفاع درجة حرارة الزيت العليا ، للمحولات المغمورة بالزيت

• درجة حرارة البيئة

• طريقة التبريد

• درجة حرارة النقطة الساخنة

• الحدود القياسية المطبقة

قد يتطلب المحول المصمم لبيئة درجة حرارة محيطية عالية ارتفاع درجة حرارة أقل وزيادة قدرة التبريد أو تدابير تصميم حرارية أخرى.

بيئات درجات الحرارة العالية

بالنسبة للمشاريع في المناطق التي يمكن أن تصل فيها درجة الحرارة المحيطة إلى 45°C أو أعلى ، يجب على مصنع المحولات التحقق من أن القدرة المختارة ونظام العزل وارتفاع درجة الحرارة وترتيب التبريد مناسبة لظروف الموقع الفعلية.

مجرد تحديد فئة عزل أعلى لا يحل بحد ذاته مشكلة التصميم الحراري.

البيئات الباردة

بالنسبة للمشاريع في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة جداً، مثل شمال كندا، يجب على الشركة المصنعة النظر في:

• أداء المواد في درجات الحرارة المنخفضة

• خصائص الزيت وخصائص التدفق البارد

• شروط البدء والتشغيل

• مواد الختم

• تصميم غلاف في الهواء الطلق

• متطلبات التدفئة عند الاقتضاء

لذلك ينبغي تقييم ارتفاع درجة الحرارة مع درجة الحرارة المحيطة الفعلية بدلاً من التعامل معها كعدد مستقل.

5. حدد المواد الأساسية واللف والعزل

يؤثر اختيار المواد على الكفاءة والأداء الحراري والقوة الميكانيكية والتكلفة وعمر الخدمة.

المواد الأساسية

الصلب الكهربائي التقليدي الموجه نحو الحبوب

هذا يوفر حل فعال من حيث التكلفة للعديد من تطبيقات المحولات القياسية.

فولاذ كهربائي موجه نحو الحبوب Hi-B

فولاذ كهربائي عالي الجودة هاي بي يوفر تحسين الأداء المغناطيسي وخسارة النواة المنخفضة. يستخدم على نطاق واسع في محولات الطاقة والتوزيع الحديثة عالية الكفاءة.

معدن غير معدني

يمكن للنواة المعدنية غير المتعددة تحقيق خسائر منخفضة جدا بدون حمولة مقارنة بالفولاذ الكهربائي التقليدي الموجه نحو الحبوب.

يمكن أن تكون جذابة بشكل خاص للمحولات التي تبقى تعمل بالطاقة لفترات طويلة ولكن تعمل عند متوسط ​​الحمل المنخفض نسبيا.

ومع ذلك، النواة المعدنية غير المتكاملة هي أكثر حساسية ميكانيكيا من النواة الفولاذية المتصففة التقليدية. لذلك يجب النظر بعناية في متطلبات النقل والتثبيت والتعامل والتركيب.

وينبغي تقييم ميزة توفير الطاقة الفعلية باستخدام الضمان الذي تضمنه الشركة المصنعة لعدم الحمل بدلاً من الاعتماد على مقارنة نسبة ثابتة.

النحاس مقابل الألومنيوم لفائف

النحاس والألومنيوم كلاهما موصلات لف تستخدم على نطاق واسع.

النحاس

يوفر النحاس موصلات كهربائية عالية ويمكن أن توفر تصاميم لف مدمجة. يتم اختياره عادة عندما يكون المساحة أو الخسائر أو المتطلبات الميكانيكية المحددة مهمة.

الألومنيوم

يوفر الألومنيوم تكلفة مواد أقل ووزن أقل ، على الرغم من أن مقطع عرضي أكبر للموصلات قد يكون مطلوبا لنفس الأداء الكهربائي.

وينبغي أن يستند الاختيار إلى:

• خسارة حمولة مضمونة

• أبعاد التلف

• التصميم الميكانيكي

• القدرة على تحمل الدوائر القصيرة

• الوزن

• التكلفة

• متطلبات التطبيق

لا ينبغي الحكم على النحاس والألومنيوم ببساطة باسم المادة وحدها. يعتمد أداء الدائرة القصيرة بشكل كبير على بناء الملف وأبعاد الموصلات والدعم الميكانيكي وجودة التصنيع.

إذا تم استخدام اتصالات النحاس إلى الألومنيوم ، يجب تحديد طريقة الاتصال وحماية التآكل بوضوح.

توصية بشأن المشتريات

يجب أن تكون المواد الموصلة محددة صراحة في المواصفات التقنية:

موصل لف: النحاس / الألومنيوم - يتم تأكيده وضمانه من قبل الشركة المصنعة.

وهذا يتجنب الغموض عند مقارنة الاقتباسات من مختلف الموردين.

6. حدد نظام العزل وطريقة التبريد

بالنسبة للمحولات الجافة ، تشمل أنظمة العزل الشائعة التصاميم المصبوبة من الراتنج والمشطبة.

بالنسبة للمحولات المغمورة بالزيت ، قد يكون سائل العزل:

• الزيت المعدني

• إستر طبيعي

• سائل عزل محددة أخرى

ويعتمد الاختيار على متطلبات السلامة من الحرائق والاعتبارات البيئية وشروط التركيب واللوائح المعمول بها.

يمكن النظر في سوائل الاستر الطبيعية للمشاريع التي تكون فيها السلامة من الحرائق والخصائص البيئية مهمة ، ولكن يجب تأكيد ملاءمتها وشهادتها لتصميم المحول المحدد والولاية القضائية.

طرق التبريد

تشمل ترتيبات التبريد النموذجية:

نوع الجاف:

• AN - الهواء الطبيعي

• AF - الجوية

غمر بالزيت:

• ONAN — النفط الطبيعي، الهواء الطبيعي

• ONAF — النفط الطبيعي، الهواء القسري

• ترتيبات تبريد أخرى للمحولات الكبيرة

يجب اختيار طريقة التبريد وفقًا لقدرة المحول وملف التحميل ودرجة الحرارة المحيطة وظروف التثبيت.

7. تأكيد مقاومة الدوائر القصيرة وغيرها من المعلمات التقنية

مقاومة الدوائر القصيرة هي معلمة محول مهمة لأنها تؤثر على كل من تنظيم تيار الخطأ والجهد.

تسمح مقاومة أقل عموماً بتيار قصير محتمل أعلى ، في حين أن مقاومة أعلى تقلل عموماً من تيار الخطأ المحدود المتاح للمحول ولكن قد تؤدي إلى انخفاض أكبر في الجهد.

لذلك، يجب تنسيق المقاومة مع:

• قدرة الدوائر القصيرة للنظام

• معدات الحماية

• قدرة المحول

• بدء المحرك

• تنظيم الجهد

• متطلبات التشغيل الموازي

بالنسبة للعديد من محولات التوزيع ، فإن القيم التي تتراوح بين 4٪ و 6٪ شائعة ، ولكن لا ينبغي معاملة هذا كمتطلب عالمي.

وتشمل المعايير الأخرى التي يجب تأكيدها:

• مجموعة المتجه

• نطاق النقر

• نوع تغيير النقر

• تكوين محايد

• ترتيب بوش

• مراقبة درجة الحرارة

• المعجبين

• جهاز تخفيف الضغط

• المحافظ

• محطات التأريض

• مستوى الحماية

• مستوى الضوضاء

• حماية من التآكل

• الأبعاد والوزن

• قيود النقل

8. التحقق من الشهادات واختبارات المصنع

لا ينبغي للمشترين الدوليين الاعتماد فقط على البيان العام للمورد بأن المحول "معتمد من قبل IEC" أو "معتمد من قبل UL".

يجب على المشتري أن يطلب ويتحقق من ما يلي:

• تقارير اختبار النوع

• وثائق التصديق

• تقارير الاختبار الروتيني

• إجراءات اختبار المصنع

• مواصفات المواد

• قيم الخسارة المضمونة

• بيانات ارتفاع درجة الحرارة

• مستويات العزل

أهم نقطة هي التحقق من أن الأدلة المتاحة للتصديق والاختبار تغطي فعلا تصميم المحول المقترح والتصنيفات والبناء وفئة المنتج المطبقة.

لا ينبغي معاملة تقرير الاختبار لمحول مختلف تلقائيا كدليل على الوحدة المقترحة.

متطلبات FAT

بالنسبة للمشاريع الدولية الكبرى ، يجب أن تحدد مواصفات الشراء بوضوح اختبارات قبول المصنع المطلوبة.

قد تشمل الفحوصات النموذجية:

وينبغي أن يتبع نطاق FAT الدقيق المعايير المعمول بها والمواصفات التقنية للمشروع.

9. اثنين من أمثلة اختيار المحول النموذجية

مثال 1: 1000 kVA محول النوع الجاف للمبنى التجاري

مبنى تجاري في أمريكا الشمالية يتطلب محول ثلاثي المراحل للتخلي13.8 kV إلى 480Y / 277 V ، 60 Hz.

ويشمل المبنى أنظمة تكييف الهواء والمصاعد والإضاءة والخوادم وحمولات الطاقة العامة.

الحد الأقصى المحسوب للطلب هو تقريبا800 كيلوواطمع متوسط عامل الطاقة 0.90:

S = 800 / 0.90 ≈ 889 kVA

وبعد النظر في التوسع المستقبلي وتباين الحمل ومتطلبات المشروع،1000 kVA محول نوع جافيمكن النظر فيها.

لأن المحول مثبت في الداخل ، aصب الراتنج نوع جاف المحوليمكن اختيارها حيث يتطلب المشروع حلًا من النوع الجاف.

ويشمل المشروع أيضًا أجهزة VFD ومعدات UPS ، لذلك يجب على المشتري تأكيد التيار التناغمي المتوقع والتصميم الحراري للشركة المصنعة للحمولات غير الخطية.

مواصفات المشتريات النموذجية

منطق الاختيار

تركيب داخلي + 60 Hz نظام أمريكا الشمالية + الأحمال التجارية + أحمال VFD / UPS

→ البناء من النوع الجاف، وشهادة قابلة للتطبيق، والأداء الحراري، والقدرة التناغمية، والضوضاء والكفاءة تصبح اعتبارات الشراء الرئيسية.

مثال 2: 2500 kVA محول مغمر بالزيت لمصنع صناعي

يتطلب مصنع صناعي محول في الهواء الطلق للتخلي33 kV إلى 6.6 kV, 50 Hz.

يوفر المحول المحركات والمضخات والضاغطات ومعدات الإنتاج ومن المتوقع أن يعمل باستمرار.

الحد الأقصى المحسوب للطلب هو تقريبا2100 kWمع متوسط عامل الطاقة 0.90:

S = 2100 / 0.90 ≈ 2333 kVA

بعد النظر في ظروف التشغيل وتباين الحمل والتوسع المستقبلي2500 kVA محول مغمر بالزيتيمكن النظر فيها.

للتركيب في الهواء الطلق والتشغيل الصناعي المستمرONAN محول مغمر بالزيتقد تكون مناسبة، مع مراعاة الأداء الحراري المطلوب وملف التحميل.

وينبغي إيلاء اهتمام خاص لضمان عدم فقدان الحمل وفقدان الحمل والمقاومة وارتفاع درجة الحرارة ومستوى العزل وموثوقية التشغيل على المدى الطويل.

مواصفات المشتريات النموذجية

منطق الاختيار

تركيب في الهواء الطلق + التشغيل الصناعي المستمر + أحمال المحرك + نظام 33 kV

→ تصبح البناء المغمر بالزيت وقدرة التبريد ومقاومة الدوائر القصيرة والخسائر ومستوى العزل والموثوقية على المدى الطويل اعتبارات رئيسية في الشراء.

10. قائمة التحقق النهائية لشراء المحولات

قبل تقديم طلب شراء، يجب أن يكون المشتري الدولي قادرا على الإجابة على الأسئلة التالية:

استنتاج

بالنسبة لشراء المحولات الدولية ، فإن عملية الاختيار الصحيحة هي:

1. تحديد النظام الكهربائي والبيئة وخصائص الحمل والمعايير المعمول بها.

2. حساب كيلوفولت المطلوب بناء على الطلب الفعلي وعامل الطاقة وتنوع الحمل ، ثم النظر في بدء المحرك والتوسع المستقبلي وظروف التشغيل.

3. مقارنة خسائر الحمل والحمل باستخدام ملف تعريف الحمل الفعلي وتقييم تكلفة دورة الحياة بدلا من سعر الشراء وحده.

4. تأكيد نظام العزل، ارتفاع درجة الحرارة التصنيف وطريقة التبريد وفقا للمعيار المعمول به وظروف الموقع.

5. حدد المواد الأساسية والتلفية وفقا للكفاءة والموثوقية والمتطلبات الميكانيكية والميزانية.

6. وضع الصيغة النهائية للمقاومة ، ومجموعة المتجهات ، ومجموعة الصنبور ، والاكسسوارات ، ومتطلبات الحاجز وغيرها من المعلمات المحددة للمشروع.

7. التحقق من تغطية الشهادة ، وأدلة الاختبار ، والبيانات التقنية المضمونة ومتطلبات FAT قبل وضع طلب الشراء.

وبالتالي فإن أفضل محول ليس بالضرورة أرخص محول أو المحول بأكبر قدرة. هو المحول الذيتتطابق القدرة والكفاءة والأداء الحراري والمواد والحماية وتكلفة شهادة دورة الحياة بشكل صحيح مع المشروع الفعلي.