Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
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Canwin est une société professionnelle de transformateurs de puissance et de fabricants de transformateurs électriques
La perte de puissance du transformateur est divisée en perte de fer et perte de cuivre. La perte de fer est également appelée perte à vide, c'est-à-dire sa perte fixe. Il s'agit en fait de la perte générée par le noyau de fer (également appelée perte du noyau de fer, et la perte de cuivre est également appelée perte de charge).
Formule de calcul de perte de transformateur
(1) Puissance active dissipée : ΔP=Po+KT β2 Pk
(2) Perte de puissance réactive : ΔQ=Qo+KT β2 Qk
(3) Perte de puissance complète : ΔPz=ΔP+KQΔQ
Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn
Où : Qo - perte de puissance réactive à vide (kvar)
Po——perte à vide (kW)
Pk——Perte de charge nominale (kW)
Sn - capacité nominale du transformateur (kVA)
Uk%——pourcentage de tension de court-circuit
β——facteur de charge, qui est le rapport du courant de charge au courant nominal.
KT——coefficient de perte de fluctuation de charge
Qk——Puissance de fuite de flux de charge nominale (kvar)
KQ——équivalent économique réactif (kW/kvar)
Les conditions de sélection de chaque paramètre dans le calcul de la formule ci-dessus :
(1) Prendre KT=1,05 ;
(2) Lorsque la charge minimale du système est prise pour le transformateur abaisseur de 6 kV à 10 kV du réseau électrique urbain et du réseau électrique de l'entreprise industrielle, son équivalent de puissance réactive KQ=0,1 kW/kvar ;
(3) Le facteur de charge moyen du transformateur est β=20% pour les transformateurs agricoles ; pour les entreprises industrielles, trois équipes sont mises en place, et β=75% est souhaitable ;
(4) Heures de fonctionnement du transformateur T = 8760h, heures de perte de charge maximale : t = 5500h ;
(5) Perte à vide du transformateur Po, perte de charge nominale Pk, Io%, Uk%, voir les informations d'usine du produit.
Caractéristiques des pertes de transformateur
Po - perte à vide, principalement perte de fer, y compris perte par hystérésis et perte par courant de Foucault ;
La perte d'hystérésis est proportionnelle à la fréquence ; elle est proportionnelle à la puissance du coefficient d'hystérésis de l'induction magnétique maximale.
La perte de courant de Foucault est proportionnelle au produit de la fréquence, de la densité de flux magnétique maximale et de l'épaisseur de la tôle d'acier au silicium.
Pc—Perte de charge, principalement la perte sur la résistance lorsque le courant de charge traverse l'enroulement, généralement appelée perte de cuivre. Sa taille varie avec le courant de charge et est proportionnelle au carré du courant de charge ; (et exprimée par la valeur de conversion de la température de bobine standard).
La perte de charge est également affectée par la température du transformateur. Dans le même temps, le flux de fuite provoqué par le courant de charge générera une perte de courant de Foucault dans l'enroulement et une perte parasite dans la partie métallique à l'extérieur de l'enroulement.
La perte totale du transformateur ΔP=Po+Pc
Taux de perte du transformateur = Pc /Po
Le rendement du transformateur = Pz/(Pz+ΔP), exprimé en pourcentage ; où Pz est la puissance de sortie du côté secondaire du transformateur.
Calcul de la perte variable d'électricité
La perte de puissance du transformateur se compose de deux parties : la perte de fer et la perte de cuivre. La perte de fer est liée au temps de fonctionnement et la perte de cuivre est liée à la charge. Par conséquent, la perte de puissance doit être calculée séparément.
1. Calcul de la perte électrique dans le fer : Perte électrique dans le fer de différents modèles et capacités, la formule de calcul est la suivante : Perte électrique dans le fer (kWh) = perte à vide (kW) × temps d'alimentation (heures)
La perte à vide (perte de fer) du transformateur de distribution peut être vérifiée à partir du tableau ci-joint, et le temps d'alimentation est le temps de fonctionnement réel du transformateur, qui est déterminé selon les principes suivants :
(1) Pour les utilisateurs alimentés en continu, le mois entier est calculé comme 720 heures.
(2) Pour des raisons de réseau électrique, d'alimentation électrique intermittente ou d'alimentation électrique limitée, le calcul doit être basé sur les heures d'alimentation réelles de la sous-station à l'utilisateur, et ne doit pas être considéré comme difficile à calculer, et doit toujours être calculé sur la base d'un mois complet de fonctionnement. Le temps doit être déduit lors du calcul de la perte de fer.
(3) Les utilisateurs équipés d'horloges intégrées côté basse tension du transformateur sont calculés en fonction du temps d'alimentation cumulé des horloges intégrées.
2. Calcul de la perte d'électricité en cuivre : lorsque le taux de charge est de 40 % et moins, il est facturé à 2 % de la consommation mensuelle d'électricité (sur la base de la lecture du compteur d'énergie électrique). La formule de calcul est la suivante : perte d'électricité en cuivre (kWh) = consommation mensuelle d'électricité Montant (kWh) × 2 %
Étant donné que la perte de cuivre est liée au courant de charge (électricité), lorsque le taux de charge moyen mensuel du transformateur de distribution dépasse 40 %, la puissance de perte de cuivre doit être facturée à 3 % de la consommation électrique mensuelle. La consommation d'énergie mensuelle lorsque le taux de charge est de 40 % peut être vérifiée à partir du tableau ci-joint. La formule de calcul du taux de charge est : taux de charge = puissance de copie/S. T． Parce que
Dans la formule : S - la capacité nominale du transformateur de distribution (kVA) ; T - le temps calendaire de tout le mois, prend 720 heures; COS￠ - facteur de puissance, prendre 0,80.
La perte variable du transformateur de puissance peut être divisée en perte de cuivre et perte de fer. La perte de cuivre est généralement de 0,5 %. La perte de fer est généralement de 5 à 7 %. La perte de changement du transformateur de type sec est inférieure à celle du type à invasion d'huile. Perte totale : 0,5+6=6,5 Méthode de calcul : 1000KVA×6,5%=65KVA
65KVA × 24 heures × 365 jours = 569400KWT (degrés)
La plaque signalétique sur le transformateur contient des données spécifiques.
Perte à vide du transformateur
La perte à vide fait référence à la puissance absorbée par le transformateur lorsque le côté secondaire du transformateur est en circuit ouvert et que la tension sinusoïdale du côté primaire est égale à la tension nominale. Généralement, seules la fréquence nominale et la tension nominale sont prises en compte, mais parfois la tension de prise et la forme d'onde de tension, la précision du système de mesure, les instruments de test et l'équipement de test ne sont pas pris en compte. La valeur calculée, la valeur standard, la valeur mesurée et la valeur garantie de la perte sont à nouveau confondues.
Si la tension est ajoutée au côté primaire et qu'il y a une prise, si le transformateur est une régulation de tension de flux magnétique constant, la tension appliquée doit être la tension de prise de la position de prise correspondant à l'alimentation. Dans le cas d'une régulation de tension de flux magnétique variable, étant donné que la perte à vide est différente pour chaque position de prise, la position de prise correcte doit être sélectionnée en fonction des exigences techniques et la tension nominale spécifiée doit être appliquée, car pendant le flux magnétique variable régulation de tension, le côté primaire applique toujours une tension à chaque position de prise.
Il est généralement requis que la forme d'onde de la tension appliquée soit approximativement sinusoïdale. Par conséquent, l'un consiste à utiliser un analyseur d'harmoniques pour mesurer les composantes harmoniques contenues dans la forme d'onde de tension, et l'autre consiste à utiliser une méthode simple pour mesurer la tension avec un voltmètre moyen, mais l'échelle est un voltmètre à valeur efficace, et comparez-le avec la lecture de la valeur effective du voltmètre, lorsque la différence entre les deux est supérieure à 3%, cela signifie que la forme d'onde de tension n'est pas une onde sinusoïdale et que la perte à vide mesurée doit être invalide selon les exigences de la nouvelle norme.
Pour le système de mesure, il est nécessaire de sélectionner la ligne de test appropriée, de sélectionner l'équipement et les instruments de test appropriés. Grâce au développement de matériaux magnétiquement perméables, la puissance perdue par kilogramme a été considérablement réduite. Les fabricants utilisent des tôles d'acier au silicium à grains orientés de haute qualité ou même des alliages amorphes comme matériaux magnétiquement perméables. Il n'y a pas de trous dans la couture et la pleine pente, et la technologie consistant à ne pas empiler le joug en fer est adoptée dans le processus. Les fabricants développent des transformateurs à faible perte, en particulier la perte à vide a été considérablement réduite. Par conséquent, de nouvelles exigences sont imposées au système de mesure. La capacité reste la même et la diminution de la perte à vide signifie que le facteur de puissance du transformateur diminue à vide. Le faible facteur de puissance oblige le fabricant à changer et transformer le système de mesure. Il est conseillé d'utiliser la méthode des trois wattmètres pour la mesure, de choisir un transformateur de classe 0,05-0,1 et de choisir un wattmètre à faible facteur de puissance. Ce n'est qu'ainsi que la précision de la mesure peut être garantie. Lorsque le facteur de puissance est de 0,01, la différence de phase du transformateur entraînera une erreur de puissance de 2,9 % lorsque la différence de phase est de 1 minute. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner correctement le rapport de courant et le rapport de tension du transformateur de courant et du transformateur de tension pendant la mesure réelle. Lorsque le courant réel est beaucoup plus petit que le courant connecté au transformateur de courant, plus la différence de phase et l'erreur de courant du transformateur de courant sont importantes, cela entraînera une erreur plus importante dans les résultats de mesure réels. Par conséquent, le courant consommé par le transformateur doit être proche de la valeur nominale du transformateur de courant. courant.
De plus, dans la conception, selon les procédures prescrites, la perte à vide calculée en se référant à la perte unitaire et au coefficient de processus de la tôle d'acier au silicium sélectionnée est généralement appelée valeur calculée. Cette valeur doit être comparée à la valeur standard spécifiée dans la norme ou à la valeur standard ou à la valeur garantie spécifiée dans le contrat. La valeur calculée doit être inférieure à la valeur standard ou à la valeur garantie, et il n'y a pas de place pour le calcul, en particulier pour les transformateurs produits en série. De plus, la valeur calculée n'est valable que pour le concepteur ou le bureau d'études et n'a aucun effet juridique. La valeur calculée ne peut pas être utilisée pour juger du niveau de perte du produit. La valeur standard stipulée dans la norme ou la valeur garantie stipulée dans le contrat est juridiquement valable. Les produits qui dépassent la valeur standard plus l'écart admissible ou la valeur garantie (la valeur garantie est égale à la valeur standard plus l'écart admissible) sont des produits non qualifiés. S'il existe un système d'évaluation des pertes, il sera généralement indiqué dans le contrat, en particulier pour les produits d'exportation, si la valeur de la perte dépasse la valeur spécifiée, une amende sera infligée et la pénalité pour perte à vide est la plus élevée. Pour les valeurs d'évaluation des pertes des pays européens, veuillez vous référer au 11ème numéro du magazine "Transformer" en 1994. Des milliers de dollars d'amendes par kilowatt. C'est l'effet juridique et est directement lié aux avantages économiques.
Le concept de valeur mesurée doit également être correctement compris, soit la lecture du compteur mutuel (ou la lecture du convertisseur de puissance) ou la valeur mesurée doit être convertie à l'état nominal, et il doit y avoir une précision suffisante. Pour la valeur mesurée de la perte à vide, c'est principalement que la forme d'onde de tension de l'alimentation doit être une onde sinusoïdale, et la différence entre la lecture moyenne du voltmètre et la lecture de la tension de valeur efficace est inférieure à 3%.
Calcul de la perte à vide, de la perte de charge et de la tension d'impédance
Perte à vide : lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est ouvert et que l'enroulement primaire est appliqué avec une tension nominale de forme d'onde sinusoïdale à fréquence nominale, la puissance active consommée est appelée perte à vide. L'algorithme est le suivant : perte à vide = coefficient de processus de perte à vide × perte unitaire × noyau
Perte de charge : Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est court-circuité (état stable), la puissance active consommée lorsque l'enroulement primaire traverse le courant nominal est appelée perte de charge.
L'algorithme est le suivant : perte de charge = perte de résistance de la plus grande paire d'enroulements + perte supplémentaire
Perte supplémentaire = perte de courant de Foucault d'enroulement + perte de circulation du fil parallèle + perte parasite + perte de plomb
Tension d'impédance : Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est en court-circuit (état permanent), la tension appliquée par le courant nominal traversant l'enroulement primaire est appelée tension d'impédance Uz. Uz est généralement exprimé en pourcentage de la tension nominale, c'est-à-dire uz=(Uz/U1n)*100 %
Potentiel de virage : u=4,44*f*B*At,V
Parmi eux : B—densité magnétique dans le noyau de fer, TAt—section efficace du noyau de fer, mètre carré
Il peut être transformé en la formule couramment utilisée pour le calcul de conception du transformateur :
Quand f=50Hz : u=B*At/450*10^5, V
Quand f=60Hz : u=B*At/375*10^5, V
Si vous connaissez déjà les tensions de phase et le nombre de spires, le potentiel de spire est calculé en divisant la tension de phase par le nombre de spires.
La perte à vide comprend l'hystérésis et la perte de courant de Foucault dans le noyau de fer et la perte du courant à vide sur la résistance de la bobine primaire. La première est appelée perte de fer et la seconde est appelée perte de cuivre. Étant donné que le courant à vide est très faible, ce dernier peut être négligé, de sorte que la perte à vide est essentiellement la perte de fer.
De nombreux facteurs affectent la perte à vide et la perte de fer du transformateur, qui sont exprimées dans des formules mathématiques. Dans la formule, Pn et Pw—représentent la perte par hystérésis et la perte par courants de Foucault kn, kw—constantes
f - la fréquence Hertz de la tension appliquée du transformateur
Bm——Induction magnétique maximale Wei/m2 dans le noyau de fer
n——Constante de Steinmetz. Pour les tôles d'acier au silicium couramment utilisées, lorsque Bm=(1,0～1,6) Wei/m2, n≈2. Pour les tôles d'acier au silicium directionnelles actuellement utilisées, prenez 2,5 ~ 3. 5.
D'après l'analyse théorique du transformateur, en supposant que le potentiel induit primaire est E1 (volts), alors : E1=KfBm (2)
K est une constante proportionnelle, qui est déterminée par le nombre de spires primaires et la section transversale du noyau de fer, de sorte que la perte dans le fer est :
Étant donné que la chute de tension d'impédance de fuite primaire est très faible, si elle est négligée,
E1=U1(4)
On peut voir que la perte de fer à vide du transformateur a une grande relation avec la tension appliquée. Si la tension V est une certaine valeur, la perte de fer à vide du transformateur ne changera pas (car f ne change pas), et parce que U1 = U1N en fonctionnement normal, la perte à vide est également appelée perte constante. Si la tension fluctue, la perte à vide varie. La perte de fer du transformateur est liée au matériau du noyau et au processus de fabrication, et n'a rien à voir avec la charge.
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