Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
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Canwin es una empresa profesional de transformadores de potencia y fabricante de transformadores eléctricos.
La pérdida de potencia del transformador se divide en pérdida de hierro y pérdida de cobre. La pérdida de hierro también se denomina pérdida sin carga, que es su pérdida fija. En realidad, es la pérdida generada por el núcleo de hierro (también llamada pérdida de núcleo de hierro, y la pérdida de cobre también se llama pérdida de carga).
Fórmula de cálculo de pérdida del transformador
(1) Pérdida de potencia activa: ΔP=Po+KT β2 Pk
(2) Pérdida de potencia reactiva: ΔQ=Qo+KT β2 Qk
(3) Pérdida de potencia integral: ΔPz=ΔP+KQΔQ
Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn
Donde: Qo - pérdida de potencia reactiva sin carga (kvar)
Po——pérdida sin carga (kW)
Pk——Pérdida de carga nominal (kW)
Sn - capacidad nominal del transformador (kVA)
Uk%——porcentaje de voltaje de cortocircuito
β: factor de carga, que es la relación entre la corriente de carga y la corriente nominal.
KT——coeficiente de pérdida de fluctuación de carga
Qk——Potencia de fuga de flujo de carga nominal (kvar)
KQ——equivalente económico reactivo (kW/kvar)
Las condiciones de selección de cada parámetro en el cálculo de la fórmula anterior:
(1) Tomar KT=1.05;
(2) Cuando se toma la carga mínima del sistema para el transformador reductor de 6kV~10kV de la red eléctrica urbana y la red eléctrica empresarial industrial, su potencia reactiva equivalente KQ=0.1kW/kvar;
(3) El factor de carga promedio del transformador es β=20% para transformadores agrícolas; para empresas industriales, se implementan tres turnos, y β=75% es deseable;
(4) Horas de operación del transformador T = 8760h, horas máximas de pérdida de carga: t = 5500h;
(5) Pérdida sin carga del transformador Po, pérdida con carga nominal Pk, Io%, Uk%, consulte la información de fábrica del producto.
Características de las pérdidas del transformador
Po: pérdida sin carga, principalmente pérdida de hierro, incluida la pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes de Foucault;
La pérdida por histéresis es proporcional a la frecuencia; es proporcional a la potencia del coeficiente de histéresis de la máxima densidad de flujo magnético.
La pérdida por corrientes de Foucault es proporcional al producto de la frecuencia, la densidad máxima de flujo magnético y el espesor de la lámina de acero al silicio.
Pc——Pérdida de carga, principalmente la pérdida en la resistencia cuando la corriente de carga pasa a través del devanado, generalmente llamada pérdida de cobre. Su tamaño varía con la corriente de carga y es proporcional al cuadrado de la corriente de carga; (y expresado por el valor de conversión de la temperatura estándar del serpentín).
La pérdida de carga también se ve afectada por la temperatura del transformador. Al mismo tiempo, el flujo de fuga causado por la corriente de carga generará pérdidas por corrientes de Foucault en el devanado y pérdidas por dispersión en la parte metálica fuera del devanado.
La pérdida total del transformador ΔP=Po+Pc
Relación de pérdidas del transformador = Pc /Po
La eficiencia del transformador = Pz/(Pz+ΔP), expresada en porcentaje; donde Pz es la potencia de salida del lado secundario del transformador.
Cálculo de Electricidad de Pérdida Variable
La pérdida de potencia del transformador consta de dos partes: pérdida de hierro y pérdida de cobre. La pérdida de hierro está relacionada con el tiempo de funcionamiento y la pérdida de cobre está relacionada con la carga. Por lo tanto, la pérdida de potencia debe calcularse por separado.
1. Cálculo de la electricidad de pérdida de hierro: electricidad de pérdida de hierro de diferentes modelos y capacidades, la fórmula de cálculo es: electricidad de pérdida de hierro (kWh) = pérdida sin carga (kW) × tiempo de suministro de energía (horas)
La pérdida sin carga (pérdida de hierro) del transformador de distribución se puede verificar en la tabla adjunta, y el tiempo de suministro de energía es el tiempo de funcionamiento real del transformador, que se determina de acuerdo con los siguientes principios:
(1) Para usuarios con fuente de alimentación continua, el mes completo se calcula como 720 horas.
(2) Debido a razones de la red eléctrica, suministro de energía intermitente o suministro de energía limitado, el cálculo se basará en las horas reales de suministro de energía de la subestación al usuario, y no se considerará difícil de calcular, y aún así se calculará sobre la base de la operación de mes completo. El tiempo debe deducirse al calcular la pérdida de hierro.
(3) Los usuarios que están equipados con relojes integrados en el lado de baja tensión del transformador se calculan de acuerdo con el tiempo de alimentación acumulado de los relojes integrados.
2. Cálculo de la electricidad de pérdida de cobre: cuando la tasa de carga es del 40 % o menos, se cobra como el 2 % del consumo mensual de electricidad (basado en la lectura del medidor de energía eléctrica). La fórmula de cálculo es: cobre pérdida de electricidad (kWh) = cantidad mensual de consumo de electricidad (kWh) × 2%
Debido a que la pérdida de cobre está relacionada con la corriente de carga (electricidad), cuando la tasa de carga promedio mensual del transformador de distribución supera el 40 %, la potencia de pérdida de cobre debe cargarse al 3 % del consumo de energía mensual. El consumo de energía mensual cuando la tasa de carga es del 40% se puede consultar en la tabla adjunta. La fórmula para calcular la tasa de carga es: tasa de carga = potencia de copia/S. T． Porque ￠
En la fórmula: S - la capacidad nominal del transformador de distribución (kVA); T - el tiempo calendario de todo el mes, toma 720 horas; COS￠ - factor de potencia, tome 0.80.
La pérdida variable del transformador de potencia se puede dividir en pérdida de cobre y pérdida de hierro. La pérdida de cobre es generalmente del 0,5%. La pérdida de hierro es generalmente del 5 al 7%. La pérdida de cambio del transformador de tipo seco es menor que la del tipo de invasión de aceite. Pérdida total: 0.5+6=6.5 Método de cálculo: 1000KVA×6.5%=65KVA
65KVA × 24 horas × 365 días = 569400KWT (grados)
La placa de identificación del transformador tiene datos específicos.
Pérdida sin carga del transformador
La pérdida sin carga se refiere a la potencia absorbida por el transformador cuando el lado secundario del transformador está en circuito abierto y el voltaje de onda sinusoidal del lado primario es igual al voltaje nominal. En general, solo se presta atención a la frecuencia nominal y el voltaje nominal, pero a veces no se presta atención al voltaje de toma y la forma de onda del voltaje, la precisión del sistema de medición, los instrumentos de prueba y el equipo de prueba. El valor calculado, el valor estándar, el valor medido y el valor garantizado de la pérdida se vuelven a confundir.
Si el voltaje se agrega al lado primario y hay un grifo, si el transformador es una regulación de voltaje de flujo magnético constante, el voltaje aplicado debe ser el voltaje del grifo de la posición del grifo correspondiente a la fuente de alimentación. En el caso de regulación de voltaje de flujo magnético variable, debido a que la pérdida sin carga es diferente para cada posición de toma, se debe seleccionar la posición de toma correcta de acuerdo con los requisitos técnicos y se debe aplicar la tensión nominal especificada, porque durante el flujo magnético variable regulación de voltaje, el lado primario siempre aplica un voltaje a cada posición de toma.
Generalmente se requiere que la forma de onda del voltaje aplicado sea aproximadamente sinusoidal. Por lo tanto, uno es usar un analizador de armónicos para medir los componentes armónicos contenidos en la forma de onda de voltaje, y el otro es usar un método simple para medir el voltaje con un voltímetro promedio, pero la escala es un voltímetro de valor efectivo y compararlo. Con la lectura del voltímetro de valor efectivo, cuando la diferencia entre los dos es superior al 3%, significa que la forma de onda del voltaje no es una onda sinusoidal, y la pérdida sin carga medida no debe ser válida de acuerdo con los requisitos del nuevo estándar.
Para el sistema de medición, es necesario seleccionar la línea de prueba adecuada, seleccionar los equipos e instrumentos de prueba apropiados. Debido al desarrollo de materiales magnéticamente permeables, la pérdida de potencia por kilogramo se ha reducido considerablemente. Los fabricantes utilizan láminas de acero al silicio de grano orientado de alta permeabilidad y alta calidad o incluso aleaciones amorfas como materiales magnéticamente permeables. No hay agujeros en la costura y la pendiente completa, y en el proceso se adopta la tecnología de no apilar el yugo de hierro. Los fabricantes están desarrollando transformadores de baja pérdida, especialmente la pérdida sin carga se ha reducido considerablemente. Por lo tanto, se imponen nuevos requisitos al sistema de medición. La capacidad sigue siendo la misma y la disminución de la pérdida sin carga significa que el factor de potencia del transformador disminuye sin carga. El pequeño factor de potencia requiere que el fabricante cambie y transforme el sistema de medición. Es recomendable utilizar el método de tres vatímetros para la medición, elegir un transformador de clase 0,05-0,1 y elegir un vatímetro con un factor de potencia bajo. Solo de esta manera se puede garantizar la precisión de la medición. Cuando el factor de potencia es 0,01, la diferencia de fase del transformador provocará un error de potencia del 2,9 % cuando la diferencia de fase es de 1 minuto. Por lo tanto, es necesario seleccionar correctamente la relación de corriente y la relación de tensión del transformador de corriente y el transformador de tensión durante la medición real. Cuando la corriente real es mucho menor que la corriente conectada al transformador de corriente, cuanto mayor sea la diferencia de fase y el error de corriente del transformador de corriente, mayor será el error en los resultados de la medición real. Por lo tanto, la corriente consumida por el transformador debe estar cerca del valor nominal del transformador de corriente. Actual.
Además, en el diseño, de acuerdo con los procedimientos prescritos, la pérdida sin carga calculada con referencia a la pérdida unitaria y el coeficiente de proceso de la lámina de acero al silicio seleccionada generalmente se denomina valor calculado. Este valor debe compararse con el valor estándar especificado en la norma o con el valor estándar o el valor garantizado especificado en el contrato. El valor calculado debe ser menor que el valor estándar o el valor garantizado, y no hay lugar para el cálculo, especialmente para los transformadores producidos por lotes. Además, el valor calculado solo es válido para el diseñador o el departamento de diseño, y no tiene ningún efecto legal. El valor calculado no se puede utilizar para juzgar el nivel de pérdida del producto. El valor estándar estipulado en la norma o el valor garantizado estipulado en el contrato es legalmente efectivo. Los productos que exceden el valor estándar más la desviación permitida o el valor garantizado (el valor garantizado es igual al valor estándar más la desviación permitida) son productos no calificados. Si existe un sistema de evaluación de pérdidas, generalmente se señalará en el contrato, especialmente para productos de exportación, si el valor de la pérdida excede el valor especificado, se impondrá una multa y la sanción por pérdida sin carga es la más alta. Para conocer los valores de evaluación de pérdidas de los países europeos, consulte el número 11 de la revista "Transformer" en 1994. Miles de dólares en multas por kilovatio. Este es el efecto jurídico y está directamente ligado a los beneficios económicos.
El concepto del valor medido también debe entenderse correctamente, ya sea la lectura del medidor mutuo (o la lectura del convertidor de potencia) o el valor medido debe convertirse a la condición nominal, y debe haber suficiente precisión. Para el valor medido de pérdida sin carga, es principalmente que la forma de onda de voltaje de la fuente de alimentación debe ser una onda sinusoidal, y la diferencia entre la lectura promedio del voltímetro y la lectura de voltaje del valor efectivo es inferior al 3%.
Cálculo de pérdida sin carga, pérdida con carga y voltaje de impedancia
Pérdida sin carga: cuando el devanado secundario del transformador está abierto y el devanado primario se aplica con una tensión nominal de forma de onda sinusoidal de frecuencia nominal, la potencia activa consumida se denomina pérdida sin carga. El algoritmo es el siguiente: pérdida sin carga = coeficiente de proceso de pérdida sin carga × pérdida unitaria × núcleo
Pérdida de carga: cuando el devanado secundario del transformador está en cortocircuito (estado estable), la potencia activa consumida cuando el devanado primario fluye a través de la corriente nominal se denomina pérdida de carga.
El algoritmo es el siguiente: pérdida de carga = pérdida de resistencia del par de devanados más grande + pérdida adicional
Pérdida adicional = pérdida por corriente de Foucault del devanado + pérdida de circulación del cable paralelo + pérdida por dispersión + pérdida de plomo
Voltaje de impedancia: cuando el devanado secundario del transformador está en cortocircuito (estado estable), el voltaje aplicado por la corriente nominal que fluye a través del devanado primario se denomina voltaje de impedancia Uz. Uz suele expresarse como un porcentaje de la tensión nominal, es decir, uz=(Uz/U1n)*100%
Potencial de giro: u=4.44*f*B*At,V
Entre ellos: B—densidad magnética en el núcleo de hierro, TAt—área transversal efectiva del núcleo de hierro, metro cuadrado
Se puede transformar en la fórmula comúnmente utilizada para el cálculo del diseño del transformador:
Cuando f=50Hz: u=B*At/450*10^5, V
Cuando f=60Hz: u=B*At/375*10^5, V
Si ya conoce los voltajes de fase y el número de vueltas, el potencial de vuelta se calcula dividiendo el voltaje de fase por el número de vueltas.
La pérdida sin carga incluye la histéresis y la pérdida por corrientes parásitas en el núcleo de hierro y la pérdida de corriente sin carga en la resistencia de la bobina primaria. La primera se llama pérdida de hierro y la segunda se llama pérdida de cobre. Dado que la corriente sin carga es muy pequeña, esta última puede despreciarse, por lo que la pérdida sin carga es básicamente la pérdida de hierro.
Hay muchos factores que afectan la pérdida sin carga y la pérdida de hierro del transformador, que se expresan en fórmulas matemáticas. En la fórmula, Pn y Pw—representan pérdida por histéresis y pérdida por corrientes de Foucault kn, kw—constantes
f - la frecuencia Hertz del voltaje aplicado del transformador
Bm——Densidad máxima de flujo magnético Wei/m2 en el núcleo de hierro
n——Constante de Steinmetz. Para láminas de acero al silicio de uso común, cuando Bm=(1.0～1.6) Wei/m2, n≈2. Para las láminas de acero al silicio direccional utilizadas actualmente, tome 2.5～3. 5.
Según el análisis teórico del transformador, suponiendo que el potencial primario inducido es E1 (voltios), entonces: E1=KfBm (2)
K es una constante proporcional, que está determinada por el número de vueltas primarias y el área de la sección transversal del núcleo de hierro, por lo que la pérdida de hierro es:
Dado que la caída de voltaje de la impedancia de fuga primaria es muy pequeña, si se desprecia,
E1=U1(4)
Se puede ver que la pérdida de hierro sin carga del transformador tiene una gran relación con el voltaje aplicado. Si el voltaje V tiene un cierto valor, la pérdida de hierro sin carga del transformador no cambiará (porque f no cambia), y debido a que U1 = U1N en operación normal, la pérdida sin carga también se denomina pérdida constante. Si el voltaje fluctúa, la pérdida sin carga varía. La pérdida de hierro del transformador está relacionada con el material del núcleo y el proceso de fabricación, y no tiene nada que ver con la carga.
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