Жылыту насосының электрленуі үшін трансформатор: ілгері қойылған коммерциялық жаңартулардың бастапқы ток пен қысқы шыңдықты ескере отырып өлшемін анықтау

Оңтүстік Онтариодағы бір мектеп аумағы 2026 жылғы жазда газдық қайнатқыштарын алып тастап, олардың орнына 420 кВт ауалық жылыту насосын орнатты. Механикалық инженер компрессорларды дұрыс өлшемдеді. Алайда электрлік жабдық бірінші суық таңда қиналды: бастапқы компрессорды іске қосқан кезде 1200 А негізгі ток 398 В-қа дейін төмендеді және екі шатырлы айнымалы жиілікті қозғалтқыш (VFD) екінші саты іске қосылмай тұрып, төмен кернеуден қосылмады. Осы жылыту насосының электрленуі үшін трансформатор жаңартылған сызбаларда ешкімнің таласқаны сирек кездесетін позиция болып табылады, сондықтан ол әдетте жеткіліксіз сипатталады.

 

Электрландыру қайта жабдықтаулары трансформатордың болжамдарын бұзады

Газдық қайнатқыш пен жылу насосы бірдей жылу береді. Электрлік сызбада олардың ештеңесі ортақ емес. Қайнатқыш циркулятор мен отын қосқышының басқару құрылғысы үшін бірнеше жүздеген ватт тартады. Ал жылу насосы герметикли мотор-компрессорлар арқылы жүздеген киловатт тартады және оларды блоктар бойынша тартады: іске қосу, кезеңді көтеру, еріту, кезеңді төмендету.

Бар электр қызметтері жазғы салқындату шегі мен диверсификацияланған жарықтандыру жүктемесіне негізделген. Жылу қайта жабдықтау жүктемені қысқы таңғы уақытқа ауыстырады, мұнда жарықтандыру мен розеткалық жүктемелер де максимумға жақын болады, сонымен қатар жылулық жүктеме электрлік қозғалтқыштық жүктемеге айналады. Осы жерде жылыту насосының электрленуі үшін трансформатор шешім шынымен басталады, компрессор таңдау кестесінен емес.

Жүк есептеулері көбінесе үшінші өзгерісті ескермейді. Бастапқы қызмет есептеуі газбен қыздырылатын ғимарат үшін пайдаланылған, оның қысқа қысқы шыңы және төмен электр қозғалтқыштарының мазмұны бар. Осындай әртүрлілік болжамдарын жылу насосы орнатылған жерге қайта қолдану жүктемені аз бағалайды, себебі дәрежелі компрессорлар розетка және жарықтандыру жүктемелері сияқты әртүрліленбейді.

 

Жүк есептеуі: Жылу насостарының шынымен қызметке қандай талап қоятыны

Есептеуді әрқашан жобалық күндегі қуаттан бастаңыз, аталған қуаттан емес. Оңтүстік Онтариода орналасқан номиналды 420 кВт ауа-негізделген жылу насосы орнатылған ғимаратта 8,3°C температурада 420 кВт береді, ал -15°C жобалық жағдайында тек оның шамамен 68%-ын ғана береді. Жарияланған қуат кестелері осы төмендеуді көрсетеді; бірақ олар электрлік кіріс қуатының бір уақытта өсуін анық көрсетпейді, себебі COP 3,4-тен 1,8-ге дейін төмендейді.

Төменде 480 В кернеуі бар орташа өлшемді коммерциялық қайта жабдықтауға типтік мысал ретінде жоғарыда айтылған кампус бойынша есептеулер келтірілген:

• Жылу насостары, 2 модуль × 210 кВт: -15°C температурада 233 кВт электрлік қуат, COP 1,8
• Айналым сорғылары, 4 тұрақты жылдамдықты: 22 кВт, үздіксіз
• Басқару және BMS: 4 кВт, үздіксіз
• Кедергілі резервтік жылыту, 4 саты: 120 кВт, тек жобалық температурадан төменде ғана
• Жобалық электрлік жалпы қуат: 379 кВт, 0,93 қуат коэффициентінде шамамен 407 кВА

 

 

Осы 407 кВА — бұл жүктеме. Бұл трансформатордың өлшемі емес. Осы екі санның арасындағы айырма — бұл модернизациялық бюджеттердің екі бағытта да қателесетін орны, ал келесі бөлімде ғимараттың ешқашан пайдаланбайтын 40%-дан астам мысты сатып алмай, осы айырманы жабу туралы айтылады.

 

Жылыту сорғысының электрленуі үшін трансформатордың өлшемін анықтау

NEC 440-тармағы компрессорлы-моторлы тізбектерге қатысты және герметикті булутырғыш компрессорлар үшін аттестатталған жүктемелі токты, аттестаттау тақтайшасындағы токты емес, қолдануды талап етеді. Таратушы және қызмет көрсету жалпы қосындылары әлі де 220-тармақ арқылы есептеледі және NFPA 70 бұл — сіздің инспекторыңыз нақты оқитын мәтін. Практикалық тұрғыдан: компрессорлардың аттестатталған жүктемелі токтарын, сатылы резервтік жылыту, токтың өсуі сол компрессорларды іске қосқан кезде пайда болатын және ғимараттың жүктемесі қосылып тұратын жағдай.

Онтарио жағдайында бу қазандықтарын алып тастағаннан кейін қалған ғимараттың жүктемесі 520 кВА құрады. Жалпы жүктеме 927 кВА-ға жетті. Қолданыстағы 750 кВА-лық жерге орнатылған трансформатор қысқы ең жоғары күндері шамамен 98% қуатта жұмыс істеп тұрғандықтан, оны қайта пайдалану мүмкін емес еді. Біз 1500 кВА, 13,8 кВ дельта – 480Y/277 В, 5,75% импедансты трансформаторды таңдадық; бұл келесі стандартты өлшем және бағдарламаның солай екінші кезеңі үшін шамамен 35% резерв қалдырады.

Үш сан тікелей келеді, әрбірі төменгі деңгейдегі құрылғыларға әсер етеді. Біріншілік ток – 62,8 А. Екіншілік толық жүктемелі ток – 1804 А. Терминалдардағы қолжетімді екіншілік апаттық ток шамамен 31 кА құрайды, және осы көрсеткіш шиналарды 42 кА немесе 65 кА үшін тапсырыс беруге шешім қабылдауға негіз болады. Сондай-ақ, бұл көрсеткішті жиі құрылыс атқарушылар өтініш бермей қалады.

Жүктеменің бір ескертпесі. Бір құрғақ типті трансформатор маймен толтырылған трансформатор сияқты тұрақты артық жүктемені көтере алмайды. IEEE C57.12.01 құрғақ типтегі трансформаторлардың номиналды бағалары орташа 30°C және ең жоғарғы 40°C ауа температурасына негізделген, ал шілде айында төбенің қорғанысы осыдан көпке дейін көтеріледі. 50°C қорғаныста құрғақ типтегі қондырғының номиналды қуатының 100%-ын пайдалану — бұл қызмет көрсету мерзімін қысқарту шешімі, бірақ оны сақтық шара ретінде ұсынады.

 

Бастапқы ток пен кернеу төмендеуі: Қайта жабдықтау кезінде көбінесе сәтсіздік болатын орын

Трансформатор арқылы қозғалтқышты іске қосқандағы кернеу төмендеуі шамамен қозғалтқыштың іске қосу кВА-сын трансформатордың кВА-сына бөліп, одан кейін проценттік импедансты көбейткенге тең. 90 кВт компрессорының номиналды жүктемелік тогы 140 А, ал блокталған роторлы тогы 6 есе көп, яғни 480 В кернеуде 840 А ток тартады, бұл іске қосу кезіндегі шамамен 698 кВА жүктеме дегенді білдіреді. 1500 кВА трансформатор арқылы, импедансы 5,75% болса, кернеу төмендеуі шамамен 2,7% құрайды, бұл қызмет нүктесінде көптеген электр желілерінің рұқсат ететін 10% шегінің ішінде қалады.

Трансформаторды 1 000 кВА-ға кішірейткенде, сол компрессор 4,0% төмендеу туғызады. Енді екі компрессорды бірдей іске қосу командасына қоссаңыз, төмендеу бірнеше ондық секунд ішінде екі есе артады — бұл жағдайда ВЖИ-лер қосылып, басқару жүйелері қайта орнатылады. Арзан қайта жабдықтау реттіліктері дәл осыны істейді, себебі іске қосу логикасы механикалық жұмыс орындаушысы тарапынан жазылады да, электрлік жағынан ешкім тексермейді.

Токтың өсуі қосу кезіндегі ток тұтысуы — басқа және үлкен оқиға. Суық 1 500 кВА қондырғысы алғашқы 0,1 секунд ішінде номинал токтың 8–12 есе артығын тартады; бұл 480 В кезінде 14 000–21 000 А болады. Негізгі автоматтың лездік орнату мәнін зауыт бойынша әдеттегідей қалдырып, іске қосу күні қажетсіз қосылумен басталады, одан кейін трансформатор ақаулы ма, жоқ па — деген талас пайда болады.

Бұл — сатып алушылардың баға ұсынысында сирек көретін пакеттің бөлігі. Біз қайта жабдықтауға жіберетін әрбір құрылғыға қалыпты сынақ есебіне есептелген бастапқы ток қорабы қосылады, сондықтан жұмыс орындаушы құрылғы келгенше қысқа мерзімді кешігу уақытын орнатуы немесе толқынның белгілі бір нүктесінде тұйықтауды көрсетуі мүмкін. Вермонт штатындағы бір мектеп жобасында электрлік техникалық талаптарда компрессорлар үшін блокталған ротор амперлері көрсетілген болса да, тапсырылған техникалық парақтарда тек номинал жүктемелі амперлер көрсетілген. Тапсырыс қарауы тапсырыс берілгенге дейін үш апта бұрын сәйкессіздікті анықтады, ал қантары қыркүйектегі іске қосу кезінде емес, қаңтар айындағы сағат 6:00-де емес.

 

Инверторлы компрессорлардан туындайтын гармоникалар және олардың орамға әсері

Тікелей желіге қосылған қозғалтқыштар сияқты инвертормен басқарылатын спиральді және винтті компрессорлар әрекет етпейді. Олардың алдыңғы бөлігі синусоидалы емес токты тартады, әдетте жартылай жүктемеде жалпы гармоникалық ток бұрмалануы 25%–40% құрайды, ал бұл спектр орамға қосымша токтардың құйылуы мен жергілікті қызу түрінде әсер етеді. A құрғақ типті трансформатор kVA-ға ғана негізделіп таңдалған қондырғылар зауыт 30% қуаттылықта болған кезде паспортында көрсетілген температурадан жоғары қызады.

Екі жұмыс істейтін шешім бар. Бірнеше айналым санын реттейтін қондырғылар бар жағдайда K-4, ал VRF сыртқы блоктары немесе үлкен айналым санын реттейтін қондырғылар көп болған жағдайда K-13 дәрежелі қондырғыларды таңдау немесе гармоникалық шығын коэффициенті әдісін қолданып дәстүрлі қондырғының қуатын төмендету. Екеуі де қабылданады; бірақ осы мәселені елемеу, әсіресе жиырма кіші инверторлық қондырғылар бірдей тарату нүктесінде өзінің бұрмалануын қосқан кезде VRF жүйелері үшін қабылданбайды.

Екінші әсер — жүктемесі аз кезіндегі кернеуден алда болатын қуат коэффициенті. Тұрақты токтық сілтеме конденсаторлары қысқы күні зауыт 20% қуатпен жұмыс істеген кезде токты кернеуден алда жібереді, сондықтан жылыту насосының электрленуі үшін трансформатор 0,93 артта қалатын қуат коэффициентімен көрсетілген қондырғы енді 0,85 алда болатын қуат коэффициентімен жұмыс істейді. Ештеңе бірден бұзылмайды, бірақ электр энергиясын өлшеу құрылғылары, конденсаторлық батареялар және генераторларды параллель қосу басқару жүйелері қалайытқан сияқты әрекет ете бастайды. Бұл мәселені электр энергиясын өлшеу құрылғысында тіркелгенге дейін қолданысқа беруші инженерге хабарлаңыз.

 

Суық климат, резервтік жылу және реттеу проблемасы

–12°C төменде, стандарттық ауа көзінен жұмыс істейтін қондырғылар номиналды қуатының 55%–65%-ын береді. Суық климатқа арналған қондырғылар 70%–80%-ын сақтайды және COP-ті шамамен 1,8 деңгейінде ұстайды. Қуат арасындағы қандай айырма болса да, оны резисторлық жылу толтырады, ал резисторлық жылу жүктеме қадамдары ретінде пайда болады. 120 кВт резервтік қор әрқайсысы 30 кВт болатын төрт қадамға бөлінген; 480 В кернеуде әр қадамға 36 А қосылады. Жеке алғанда бұл ештеңе емес. Бірақ барлық төрт қадам бір уақытта іске қосылса, бұл бір секундтан кем уақыт ішінде 120 кВт өзгерісі болады, ал дәл есептелген жүктемеге қарап өлшемделген трансформатор оған жауап бермейді.

Құрғату — жасырын шың. Кері циклды құрғату кезінде компрессорлар жұмыс істеп тұрған кезде жылу ғимараттың контурынан алынады; сондай-ақ, сегіз модульдан тұратын қондырғы 2°C ылғалды күні тізбектеліп құрғатылуы мүмкін. Есептеулерді тұрақты жағдайдың қуат кестесі емес, құрғату процесінің бір уақытта болуына негізделіп жасаңыз және қайта іске қосылғандағы бастапқы токты да осы есептеуге енгізіңіз.

Қорғаныс және айналадағы орта суық ауа-райы талаптарына қарағанда көбірек назар аударуды қажет етеді. -25°C температурада электр тогынсызданған құрғақ типті орамда конденсация пайда болуы, одан кейін таңертең жылдам жүктеме көтеруі — нақты сәтсіздік жолы; кеңістікті қыздыратын құрылғылар мен шынымен жұмыс істейтін термостат міндетті компоненттер болып табылады. Осындай ауа-райы жағдайларында маймен толтырылған жерге орнатылатын трансформаторлар үшін сұйықтықтың қату нүктесі мен суықта іске қосылғандағы тұтқырлығы техникалық талаптарға енгізілуі тиіс, ал ескертпе ретінде емес.

 

Техникалық талаптан жеткізуге дейін: Біз нені жасаймыз және нені сынағанымыз

Ryan Electric — бұл UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып ryan Electric Jiangsu облысындағы 120 000 м² аумақтағы өндірістік ғимаратта 1 500 кВА класындағы құрылғыларды өндіреді; онда 180-нан астам өндірістік және сынау жабдықтарының жинағы мен 37 патент бар. 2023 жылдан бері Eaton компаниясымен құрылған қосылған кәсіпорын серіктесі ретінде біз Солтүстік Америкадағы ірі өндірушілер қолданатын шығындар мен импеданстық талаптарға сай жұмыс істейміз және сынау деректерін қорытындыламай, толық түрде жариялаймыз.

Әрбір құрылғы IEEE C57.12.90 стандартты реттілікті орындайды: орам кедергісі, трансформация қатынасы, полярлығы, жүктемесіз жұмыс кезіндегі шығын, жүктемелі жағдайдағы шығын, импеданстық кедергі, қолданылған кернеу мен индукцияланған кернеу, сондай-ақ құрылғының температура көтерілуін тексеретін типтік сынақ. Импеданстық кедергі белгіленген мәннен ±7.5% ауытқуға рұқсат етіледі; бұл пайдаланушы қызмет көрсетуді жаңартуға рұқсат бермес бұрын апаттық токты зерттеген кезде маңызды болады. Осы зерттеу салдарынан баға ұсынысында импеданстық кедергіні зауыттың әдепкі мәніне сүйенбей, нақты көрсету қажет. құрғақ типті трансформатор баға ұсынысында импеданстық кедергіні зауыттың әдепкі мәніне сүйенбей, нақты көрсету қажет.

Сертификаттау — бұл немесе құжаттар бар, немесе жоқ. Құрғақ типті жалпы мақсаттағы құрылғылар үшін UL 1561, Канада үшін CSA C22.2 No. 66, екі нарыққа да қолданылатын cULus. UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып онтарио кампусындағы пайдаланушы атау тақшасында CSA белгісінің оқылатын болуын және сынақ есебінің сериялық нөмірге сілтемелі болуын талап етті. Екеуі де жеткізу конвертінде болды және тексеру бірінші келгенде өтті.

 

 

Жеткізу мерзімі расталған сызбалардан кейін 16 аптаға созылды, ал иесінің үшінші жақтың инспекторы қалыпты сынақтарды бақылады. Біздің іске қосу ескертпесінен кейін кезеңдік кедергілік жылыту екі деңгейлі басқаруға қайта қосылды және резервті қосылу кезіндегі өлшенген қызметтік төмендеу 3,9%-ден 1,8%-ге дейін төмендеді. Осы өзгеріс бір контактормен электриктің екі сағатын тұтырды.

 

Келесі қадам

Егер сіз газбен қыздырылатын ғимаратты өзгертсеңіз, төрт нәрсені жіберіңіз: жобалау күніндегі жылу жүктемесін және оның артындағы қуат кестесін, компрессордың номиналды жүктемесі мен блокталған роторлы тогын, сақталған ғимарат жүктемесін және қоршаған ортаның температурасын. Біз кВА-ны есептеген, болжанған кернеу төмендеуін, қолжетімді апаттық токты және K-факторы бойынша ұсынысты қамтитын өлшем парағын әдетте екі жұмыс күні ішінде қайтарып береміз.

Сұраңыз UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып бір уақытта құжаттар жиынтығын: қалыпты сынақ есебін, UL немесе CSA тізіміндегі сілтемені және импеданстың дәлдік шегі туралы хабарламаны. Қолданыс қараушылары осы үш құжатты сұрайды, және олардың дайын болуы кез-келген баға келісіміне қарағанда қызметтің жаңартылуына рұқсат алу мерзімін әлдеқайда қысқартады.

Автор туралы — Бұл мақала Райан Электрик компаниясының трансформаторлық инженерлік тобы құрған. Райан Электрик — Жәнсу, Қытайдың UL/CSA сертификатталған өндірушісі және Итонмен ортақ кәсіпорын құрған серіктес. Компания Солтүстік Америка, Орта Шығыс, Оңтүстік-Шығыс Азия мен Африка бойынша дерекқорлар, энергия сақтау, жаңартылатын энергия, денсаулық сақтау және коммуналдық жобаларға құрғақ типті, майлы және алаңға орнатылатын трансформаторларды жеткізеді.