Мощность трансформатора для блока питания

Вот что на самом деле важно: как не облажаться с мощностью трансформатора в импульсных блоках, когда все вокруг твердят про КПД, а на деле греется всё, кроме радиатора.

Почему паспортная мощность — это лишь половина правды

Смотрю на техзадание для одного проекта — заказчик требует трансформатор на 10 кВА для импульсного БП. По расчётам вроде хватает, но ведь в импульсниках токи несинусоидальные, гармоники... Вспоминаю, как на том заводе в Ичжэне, где сейчас базируется ООО Цзянсу Госинь Электротехнические Технологии, инженеры показывали графики нагрева обмоток при разных скважностях. Паспортную мощность надо умножать на коэффициент 0.7–0.8, иначе магнитопровод войдёт в насыщение.

Однажды пришлось перематывать трансформатор для сварочного инвертора — заказчик сэкономил и взял стандартный силовой на 5 кВА. Через 15 минут работы запах горелой изоляции... Оказалось, производитель не учёл пусковые токи IGBT-транзисторов, которые в 3–4 раза превышают номинал. После этого всегда советую смотреть не на мощность, а на перегрузочную способность в течение 100 мс.

Кстати, у ООО Цзянсу Госинь в спецификациях на сухие трансформаторы отдельно указывают параметры для импульсных нагрузок — видно, что люди сталкивались с реальными проблемами, а не просто перепечатывают ГОСТы.

Тепловой расчёт — где все ошибаются

В прошлом году проектировали БП для телекомового оборудования. Потери в трансформаторе считали по классической формуле, но забыли про кожэффект на высоких частотах. В итоге медные шины грелись до 120°C при номинальной нагрузке. Пришлось экранировать витки медной фольгой — решение подсмотрел в конструкции масляных трансформаторов от jsguoxin.ru, у них похожая технология используется в высокочастотных дросселях.

Сейчас многие пытаются применять алюминиевые обмотки — дешевле, легче. Но для импульсных БП это катастрофа: коэффициент расширения алюминия отличается от меди, через 500 циклов нагрева контакты ослабевают. Проверял на трансформаторах 160 кВА — разница в сопротивлении контактов через полгода достигала 25%.

Особенно критично для предварительно собранных подстанций — там система охлаждения рассчитывается под определённые тепловые потери. Если трансформатор греется сильнее расчётного, вентиляторы не справляются. Видел такую ситуацию на объекте под Янчжоу, где пришлось докупать дополнительные кулеры.

Реальные кейсы с композитными трансформаторами

Работал с композитным трансформатором 630 кВА от ООО Цзянсу Госинь Электротехнические Технологии — устанавливали в горнодобывающем оборудовании. Заявленная мощность соответствовала, но проблема оказалась в другом: вибрация от дробилки вызывала микротрещины в изоляции. Производитель тогда доработал конструкцию, добавив демпфирующие прокладки между обмотками.

Ещё запомнился случай с высоковольтным распределительным устройством 10 кВ. Там трансформатор тока должен был работать совместно с силовым трансформатором БП. По отдельности устройства проходили испытания, но в связке возникали резонансные явления — срабатывала защита по перенапряжению. Решили заменой магнитопровода на броневой тип с меньшей индуктивностью рассеяния.

Сейчас при подборе трансформатора для блоков питания всегда запрашиваю частотные характеристики — даже если производитель утверждает, что они не нужны. Особенно для преобразователей с ШИМ-модуляцией выше 20 кГц.

Ошибки при интеграции в существующие системы

Недавно консультировал модернизацию подстанции под Сианем. Заказчик хотел заменить старые масляные трансформаторы на сухие для системы питания серверов. По мощности всё сходилось, но не учли высоту над уровнем моря — на 800 метрах охлаждение работает на 15% хуже. Пришлось ставить дополнительный обдув.

Ещё момент: при подключении к дизель-генераторам многие забывают про реактивную мощность трансформаторов. Фактически для БП нужна активная составляющая, а генератор выдаёт полную мощность. В результате при номинальной нагрузке трансформатор недополучает энергию, просаживает напряжение.

У ООО Цзянсу Госинь в технической документации есть таблицы поправочных коэффициентов для разных условий эксплуатации — видно, что компания действительно находится в промышленной зоне на берегу Янцзы, где влажность и перепады температур требуют таких уточнений.

Практические советы по выбору и эксплуатации

Всегда смотрю на класс изоляции — для импульсных БП лучше брать трансформаторы с запасом по напряжению изоляции минимум на 25%. Особенно если речь о промышленных сетях с помехами. Проверял как-то трансформатор после грозы — пробой между слоями обмотки произошёл именно в месте, где производитель сэкономил на изоляции.

Советую обращать внимание на способ соединения обмоток. Для трёхфазных БП звезда даёт меньшие потери, но при перекосе фаз хуже стабилизирует напряжение. Треугольник более устойчив, но греется сильнее. В композитных трансформаторах jsguoxin.ru часто используют комбинированную схему — звезда-зигзаг, что даёт преимущества при несимметричных нагрузках.

И последнее: никогда не экономьте на системе мониторинга температуры. Даже самый качественный трансформатор может выйти из строя из-за плохого контакта в клеммной коробке. Ставлю датчики не только на обмотки, но и на места соединения шин — это спасало уже не один проект от аварийного останова.