Proračun gubitaka u distributivnom transformatoru je ključni aspekt i za dobavljače i za potrošače. Kao dobavljač distributivnih transformatora, razumijevanje ovih gubitaka ne samo da pomaže u obezbjeđivanju visokokvalitetnih proizvoda već i u usmjeravanju kupaca na efikasno korištenje. U ovom postu na blogu ću proći kroz različite vrste gubitaka u distributivnim transformatorima i kako ih izračunati.
Vrste gubitaka u distributivnim transformatorima
U distributivnim transformatorima postoje uglavnom dvije vrste gubitaka: gubici bez opterećenja i gubici opterećenja.
Ne - gubici opterećenja (gubici jezgre)
Gubici bez opterećenja, također poznati kao gubici u jezgri, nastaju čak i kada transformator nema opterećenje priključeno na njegovu sekundarnu stranu. Ovi gubici su prvenstveno posljedica dva faktora: gubitka histereze i gubitka vrtložne struje.
Hysteresis Loss: Gubitak histereze uzrokovan je ponovljenom magnetizacijom i demagnetizacijom materijala jezgre transformatora. Kada naizmjenična struja prođe kroz primarni namotaj, magnetsko polje u jezgru mijenja smjer. Materijal jezgre se odupire ovim promjenama, a energija se rasipa kao toplina. Gubitak histereze ($P_h$) može se izračunati korištenjem Steinmetz formule:
[P_h = k_h f B_m^n V]
gdje je $k_h$ konstanta Steinmetz histereze, koja ovisi o materijalu jezgre; $f$ je frekvencija naizmjenične struje; $B_m$ je maksimalna gustina fluksa u jezgru; $n$ je Steinmetzov eksponent (obično između 1,5 i 2,5 za većinu magnetnih materijala); a $V$ je zapremina jezgra.
Gubitak vrtložne struje: Gubitak vrtložne struje nastaje zbog induciranih cirkulirajućih struja (vrtložnih struja) u jezgru. Kada se magnetsko polje u jezgri promijeni, ono inducira elektromotorne sile (EMF) u materijalu jezgre, koje zauzvrat izazivaju vrtložne struje. Ove struje teku kroz otpor materijala jezgre i rasipaju energiju kao toplotu. Gubitak vrtložne struje ($P_e$) može se izračunati korištenjem sljedeće formule:
[P_e=k_e f^2 B_m^2 t^2 V]
gdje je $k_e$ konstanta vrtložne struje, $f$ je frekvencija, $B_m$ je maksimalna gustina fluksa, $t$ je debljina slojeva jezgra, a $V$ je zapremina jezgra.
Ukupni gubitak bez opterećenja ($P_{nl}$) je zbir gubitka histereze i gubitka vrtložne struje:
[P_{nl}=P_h + P_e]
Gubici opterećenja (gubici bakra)
Gubici opterećenja, koji se nazivaju i gubici u bakru, nastaju kada je opterećenje povezano na sekundarnu stranu transformatora. Ovi gubici nastaju zbog otpora namotaja transformatora. Kada struja teče kroz namotaje, snaga se rasipa kao toplota prema Jouleovom zakonu.
Gubitak bakra ($P_{cu}$) u transformatoru može se izračunati pomoću formule:
[P_{cu}=I^2 R]
gdje je $I$ struja koja teče kroz namotaj, a $R$ je otpor namotaja. U distributivnom transformatoru postoje primarni i sekundarni namotaji, a ukupni gubitak bakra je zbir gubitaka u oba namotaja.
Ako znamo nazivnu struju ($I_{rated}$) i nazivni gubitak bakra ($P_{cu - rated}$) transformatora, a stvarna struja opterećenja je $I_{actual}$, stvarni gubitak bakra se može izračunati kao:
[P_{cu}=\left(\frac{I_{stvarno}}{I_{ocjeno}}\desno)^2P_{cu - ocijenjeno}]
Primjer izračuna
Hajde da razmotrimo aYawei S11 1200KVA & 1600KVA distribucijski transformatorsa sljedećim parametrima:
- Nazivna snaga ($S_{rated}$): 1200 kVA
- Gubitak bez opterećenja ($P_{nl}$): 2,2 kW
- Nazivni gubitak opterećenja ($P_{cu - rated}$): 13,8 kW
- Transformator radi sa 80% svog nazivnog opterećenja.
Prvo izračunavamo stvarni omjer struje opterećenja. Budući da je opterećenje 80% nazivnog opterećenja, (\frac{I_{stvarno}}{I_{procijenjeno}} = 0,8)
Stvarni gubitak bakra je:
[P_{cu}=\left(\frac{I_{stvarno}}{I_{ocjeno}}\desno)^2P_{cu - ocijenjeno}=(0,8)^2\puta13,8\prostor kW = 8,832\prostor kW]
Ukupni gubitak ($P_{total}$) transformatora je zbir gubitka bez opterećenja i stvarnog gubitka bakra:
[P_{ukupno}=P_{nl}+P_{cu}=2,2\prostor kW + 8,832\prostor kW=11,032\prostor kW]
Važnost izračunavanja gubitka
Tačan proračun gubitaka u distributivnim transformatorima je od velikog značaja iz više razloga.
Za dobavljače poput nas, pomaže u dizajnu proizvoda i kontroli kvaliteta. Preciznim proračunom gubitaka možemo optimizirati dizajn transformatora, kao što je odabir pravog materijala jezgra, podešavanje otpora namotaja i poboljšanje sistema hlađenja. Ovo osigurava daDistribution Transformersisporučujemo ispunjavamo standarde visoke efikasnosti koje zahtijeva tržište.
Za potrošače je razumevanje gubitaka ključno za ekonomičan i energetski efikasan rad. Poznavajući gubitke na različitim nivoima opterećenja, potrošači mogu efikasnije planirati svoju potrošnju energije, smanjiti troškove energije i doprinijeti zaštiti okoliša.
Faktori koji utiču na gubitke
Nekoliko faktora može uticati na gubitke u distributivnim transformatorima.
Load Level: Kao što je prikazano u proračunu gubitka opterećenja, gubitak bakra je proporcionalan kvadratu struje opterećenja. Veći nivoi opterećenja rezultiraju znatno većim gubicima bakra.
Materijal jezgre: Kvalitet materijala jezgre ima veliki uticaj na gubitke bez opterećenja. Visokokvalitetni materijali jezgra sa niskom histerezom i gubicima na vrtložne struje, kao što su amorfna metalna jezgra, mogu uvelike smanjiti gubitke u jezgri transformatora.
Frekvencija: I gubitak histereze i gubitak vrtložne struje povezani su s frekvencijom naizmjenične struje. Više frekvencije općenito dovode do većih gubitaka.
Temperatura: Otpor namotaja transformatora raste sa temperaturom. Kao rezultat, gubitak bakra također raste s temperaturom. Stoga je pravilno hlađenje transformatora neophodno za održavanje niskih gubitaka.
Odabir pravog transformatora
Prilikom odabira razvodnog transformatora važno je uzeti u obzir njegove karakteristike gubitaka.Delta Star distributivni transformatorje popularan izbor u mnogim aplikacijama. Prilikom odabira transformatora, potražite modele s malim gubicima bez opterećenja i opterećenja. Ovo može uključivati veće početne investicije, ali dugoročne uštede energije mogu biti značajne.
Zaključak
Proračun gubitaka u distributivnom transformatoru je složen, ali bitan zadatak. Razumijevajući različite vrste gubitaka, njihove metode izračunavanja i faktore koji na njih utiču, i dobavljači i potrošači mogu donijeti informirane odluke. Kao dobavljač distributivnih transformatora, posvećeni smo obezbeđivanju visokoefikasnih transformatora sa malim gubicima. Ukoliko ste zainteresovani za naše proizvode ili imate bilo kakva pitanja o proračunu gubitaka i izboru transformatora, slobodno nas kontaktirajte radi nabavke i daljih razgovora.
Reference
- Elektroenergetski sistemi: planiranje, projektovanje i rad. SM Haldenwang i drugi.
- Principi energetske elektronike. Autori: John G. Kassakian, Marc F. Schlecht i George C. Verghese.