Transformatoriaus nuostolių apskaičiavimas: praktiškas,{0}}draugiškas vadovas

Būkime tikri{0}}transformatoriai ne stebuklingai konvertuoja visos įvesties galios į naudingą išvestį. Žinoma, jie gana veiksmingi, bet visada yra energijos, kuri „susigeria“ ir virsta šiluma. Ši šiluma daugiausia kyla dėl dviejų didelių nuostolių:

Pagrindiniai nuostoliai (geležies nuostoliai)

Vario nuostoliai (apvijos nuostoliai)

Jei suprasite šiuos nuostolius, galite padaryti daug geriauefektyvumą, šiluminis dizainas, ireinamąsias išlaidas. Tiesą sakant, transformatoriaus nuostoliai nėra tik teorinis dalykas,{1}}tie nuostoliai tiesiogiai įtakoja, kiek mokate ir kiek laiko įranga išlieka sveika.

Pagrindiniai nuostoliai (nėra{0}}apkrovos nuostolių)

Šerdies nuostoliai dažniausiai būna net tada, kai transformatorius nėra stipriai apkrautas. Štai kodėl jie dažnai vadinaminėra{0}}apkrovos nuostolių-jie liekagana pastovussu apkrova.

Pagrindiniai nuostoliai paprastai apima:

Histerezės praradimas: energija, naudojama magnetiniams domenams nuolat apversti šerdies medžiagoje

Sūkurinės srovės praradimas: sluoksniuotose indukuotos srovės, kurios taip pat virsta šiluma

Kaip matuojami pagrindiniai nuostoliai?

Jie matuojami naudojantAtviros grandinės (OC) testas:

Vardinė įtampa taikoma pirminiam

Liko antrinisatidaryta-sujungta

Vatmetro rodmuo rodo šerdies nuostolius, paprastai užrašytus kaip

Apytiksliai pagrindiniai-nuostolių santykiai

Inžinieriai dažnai naudoja tokias supaprastintas formules kaip šios (gerai supranta tendencijas, nors tikri transformatoriai niekada nėra „tobuli“):

Kur:

Vario nuostoliai (apkrovos nuostoliai)

Vario nuostoliai atsiranda dėl to, kad srovė teka per apvijas. Ir kai srovė teka per varžą, šildomas-klasikinis.

Pagrindinis punktas:vario nuostoliai auga kartu su apkrovos srovės kvadratu, o tai reiškia, kad jie gali greitai įsibėgėti, kai transformatorius apkraunamas labiau.

Kaip matuojami vario nuostoliai?

Jie randami naudojantTrumpojo jungimo (SC) testas:

Viena apvija sutrumpinta

Įtampa palaipsniui įvedama į kitą apviją, kol cirkuliuoja vardinė srovė

Vatmetro rodmuo yravisiškas-apkrovos vario praradimas, dažnai vadinamas

Vario praradimas esant bet kokiam apkrovos lygiui

Jei apkrovos srovė yrao vardinė srovė yra, tada:

Taigi taip-jei transformatorių įkraunate iki 50%, vario nuostoliai nesumažės perpus; jų sumažėja iki maždaug ketvirtadalio. Štai „kvadrato“ efektas daro savo.

Transformatoriaus efektyvumas parodo, kiek naudingos galios iš tikrųjų gaunate, palyginti su išleidžiama suma, įskaitant nuostolius:

Praktiškesnis būdas (naudojant kVA, PF ir apkrovos dalį)

Realiuose{0}}pasaulio skaičiavimuose įprasta naudoti kVA įvertinimą ir galios koeficientą (PF). Viena praktinė forma yra:

Kada efektyvumas pasiekia aukščiausią tašką?

Didžiausias efektyvumas paprastai būna, kai:

Ir daugelyje paskirstymo transformatorių ta „saldi vieta“ dažnai atsiduria aplinkui50–70% visos apkrovos. (Ne gamtos dėsnis, bet įprastas modelis.)

Tarkime, kad turime a500 kVA, 11 kV/415 Vpaskirstymo transformatorius su gamintojo bandymo duomenimis:

Vario nuostoliai esant tam tikrai apkrovai

Jei apkrova yra, tada:

Pavyzdžiui, esant 50 % apkrovai:

Tai yra gana artima šerdies nuostoliams (1,8 kW), o tai paaiškina, kodėl efektyvumas dažnai būna didžiausias maždaug tuo apkrovos lygiu.

Nuostoliai ir efektyvumas esant skirtingoms apkrovoms (Unity PF)

(Naudokite unity PF, kaip jūsų pirminiame pavyzdyje.)

Nuostoliai ne tik „atsitinka“-, juos įtakoja daugybė dizaino ir veikimo detalių, tokių kaip:

Pagrindinė medžiaga
Geresnės medžiagos (pvz., aukštos -klasės silicio plienas arba amorfiniai lydiniai) paprastai sumažina histerezę.

Projektinis srauto tankis
Žemesnispadeda sumažinti pagrindinius nuostolius-, tačiau gali prireikti didesnio branduolio dydžio.

Apvijos atsparumas
Storesni laidininkai / mažesnė varža paprastai sumažina vario nuostolius.

Temperatūra
Atsparumas didėja didėjant temperatūrai, todėl didėja ir vario nuostoliai. (Dažnai taisoma pagal standartą, pvz., 75 laipsnių, atsižvelgiant į IEC/IEEE konvencijas.)

Harmonikos apkrovoje
Dėl ne{0}}tiesinių apkrovų gali atsirasti papildomų sūkurinių srovių ir atsitiktinių nuostolių,-todėl „faktinis nuostolis“ gali būti blogesnis, nei tikitės esant gražiai švariai sinusoidinei apkrovai.

Skirtingi transformatorių tipai/dydžiai nuostolius skirsto skirtingai. Dažnas apytikslis vadovas yra:

Mažesni skirstomieji transformatoriai: šerdies nuostoliai gali būti ~25–40%, varis ~60–75%

Galios (didesni) transformatoriai: šerdies nuostoliai ~30-50%, varis ~50-70%

Vėlgi, tai skiriasi atsižvelgiant į dizainą,{0}}tačiau tai naudinga mintis.

Jei tiksliai apskaičiuojate transformatoriaus nuostolius, galite priimti protingesnius sprendimus dėl:

kaip nustatyti transformatoriaus dydį,

kaip efektyviai įkelti,

ir kaip planuoti priežiūrą, kol viskas nepabrangsta.

Atliekant OC ir SC bandymus gaunami patikimi realūs -pasaulio duomenys, tačiau šiuolaikinė transformatorių inžinerija dažnai neapsiriboja tuo,-naudodama baigtinių elementų analizę, kad įvertintų tokius dalykus kaip kintamieji nuostoliai ir karštųjų - taškų temperatūra (kur dažniausiai slepiasi gedimo rizika).

Augant elektros kainoms ir griežtėjant efektyvumo reikalavimams visame pasaulyje (pagalvokite apie DOE/EU{0}}stiliaus iniciatyvas), nuostolių mažinimas yra ne tik „malonu turėti“-, tai tikras ekonomikos ir aplinkosaugos prioritetas.

Apatinė eilutė:visada patikrinkite vardinės lentelės duomenis ir laikykitės tokių standartų kaipIEC 60076kai reikia patvirtintų nuostolių verčių.

Susisiekite dabar