Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
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Canwin è un'azienda professionale di trasformatori di potenza e produttore di trasformatori elettrici
La perdita di potenza del trasformatore è suddivisa in perdita di ferro e perdita di rame. La perdita di ferro è anche chiamata perdita a vuoto, che è la sua perdita fissa. In realtà è la perdita generata dal nucleo di ferro (chiamata anche perdita del nucleo di ferro, e la perdita di rame è anche chiamata perdita di carico).
Formula di calcolo della perdita del trasformatore
(1) Potenza attiva dissipata: ΔP=Po+KT β2 Pk
(2) Potenza reattiva dissipata: ΔQ=Qo+KT β2 Qk
(3) Potenza dissipata complessiva: ΔPz=ΔP+KQΔQ
Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn
Dove: Qo - perdita di potenza reattiva a vuoto (kvar)
Po——perdita a vuoto (kW)
Pk——Perdita di carico nominale (kW)
Sn - capacità nominale del trasformatore (kVA)
Uk%——percentuale di tensione di corto circuito
β——fattore di carico, che è il rapporto tra la corrente di carico e la corrente nominale.
KT——coefficiente di perdita di fluttuazione del carico
Qk——Potenza nominale di dispersione del flusso di carico (kvar)
KQ——equivalente economico reattivo (kW/kvar)
Le condizioni di selezione di ciascun parametro nel calcolo della formula precedente:
(1) Prendi KT=1.05;
(2) Quando si prende il carico minimo del sistema per il trasformatore step-down 6kV~10kV della rete elettrica urbana e della rete elettrica aziendale industriale, la sua potenza reattiva equivalente KQ=0.1kW/kvar;
(3) Il fattore di carico medio del trasformatore è β=20% per i trasformatori agricoli; per le imprese industriali sono previsti tre turni ed è auspicabile β=75%;
(4) Ore di funzionamento del trasformatore T = 8760h, ore di perdita di carico massima: t = 5500h;
(5) Perdita a vuoto del trasformatore Po, perdita di carico nominale Pk, Io%, Uk%, vedere le informazioni di fabbrica del prodotto.
Caratteristiche delle perdite del trasformatore
Po - perdita a vuoto, principalmente perdita di ferro, comprese perdite per isteresi e perdite per correnti parassite;
La perdita di isteresi è proporzionale alla frequenza; è proporzionale alla potenza del coefficiente di isteresi della massima densità di flusso magnetico.
La perdita di corrente parassita è proporzionale al prodotto di frequenza, densità massima del flusso magnetico e spessore della lamiera di acciaio al silicio.
Pc——Perdita di carico, principalmente la perdita sulla resistenza quando la corrente di carico passa attraverso l'avvolgimento, generalmente chiamata perdita di rame. La sua grandezza varia con la corrente di carico ed è proporzionale al quadrato della corrente di carico; (ed espresso dal valore di conversione della temperatura della bobina standard).
La perdita di carico è influenzata anche dalla temperatura del trasformatore. Allo stesso tempo, il flusso di dispersione causato dalla corrente di carico genererà perdite di correnti parassite nell'avvolgimento e perdite vaganti nella parte metallica all'esterno dell'avvolgimento.
La perdita totale del trasformatore ΔP=Po+Pc
Rapporto di perdita del trasformatore = Pc /Po
Il rendimento del trasformatore = Pz/(Pz+ΔP), espresso in percentuale; dove Pz è la potenza di uscita del lato secondario del trasformatore.
Calcolo dell'energia elettrica a perdita variabile
La perdita di potenza del trasformatore è composta da due parti: perdita di ferro e perdita di rame. La perdita di ferro è correlata al tempo di funzionamento e la perdita di rame è correlata al carico. Pertanto, la perdita di potenza deve essere calcolata separatamente.
1. Calcolo dell'elettricità con perdita di ferro: elettricità con perdita di ferro di diversi modelli e capacità, la formula di calcolo è: elettricità con perdita di ferro (kWh) = perdita a vuoto (kW) × tempo di alimentazione (ore)
La perdita a vuoto (perdita di ferro) del trasformatore di distribuzione può essere verificata dalla tabella allegata e il tempo di alimentazione è il tempo di funzionamento effettivo del trasformatore, che è determinato secondo i seguenti principi:
(1) Per le utenze con alimentazione continua, l'intero mese è calcolato come 720 ore.
(2) Per motivi legati alla rete elettrica, all'alimentazione intermittente o all'alimentazione limitata, il calcolo deve essere basato sulle ore effettive di alimentazione della sottostazione all'utente e non deve essere considerato difficile da calcolare e deve comunque essere calcolato sulla base di un mese intero di funzionamento. Il tempo dovrebbe essere detratto quando si calcola la perdita di ferro.
(3) Gli utenti dotati di orologi integrati sul lato bassa tensione del trasformatore sono calcolati in base al tempo di alimentazione accumulato degli orologi integrati.
2. Calcolo della perdita di elettricità in rame: quando il tasso di carico è pari o inferiore al 40%, viene addebitato il 2% del consumo mensile di elettricità (basato sulla lettura del contatore di energia elettrica). La formula di calcolo è: rame perdita di elettricità (kWh) = consumo mensile di elettricità Quantità (kWh) × 2%
Poiché la perdita di rame è correlata alla corrente di carico (elettricità), quando il tasso di carico medio mensile del trasformatore di distribuzione supera il 40%, la potenza di perdita di rame deve essere addebitata al 3% del consumo energetico mensile. Il consumo energetico mensile quando il tasso di carico è del 40% può essere controllato dalla tabella allegata. La formula per calcolare il tasso di carico è: tasso di carico = potenza di copia/S. T. Cos￠
Nella formula: S - la capacità nominale del trasformatore di distribuzione (kVA); T - l'ora del calendario dell'intero mese, impiega 720 ore; COS￠ - fattore di potenza, prendi 0,80.
La perdita variabile del trasformatore di potenza può essere suddivisa in perdita di rame e perdita di ferro. La perdita di rame è generalmente dello 0,5%. La perdita di ferro è generalmente del 5~7%. La perdita di cambio del trasformatore a secco è inferiore a quella del tipo a invasione d'olio. Perdita totale: 0,5+6=6,5 Metodo di calcolo: 1000KVA×6,5%=65KVA
65KVA × 24 ore × 365 giorni = 569400KWT (gradi)
La targhetta sul trasformatore ha dati specifici.
Perdita a vuoto del trasformatore
La perdita a vuoto si riferisce alla potenza assorbita dal trasformatore quando il lato secondario del trasformatore è a circuito aperto e la tensione sinusoidale del lato primario è uguale alla tensione nominale. Generalmente, si presta attenzione solo alla frequenza nominale e alla tensione nominale, ma a volte non si presta attenzione alla tensione di intercettazione e alla forma d'onda della tensione, alla precisione del sistema di misurazione, agli strumenti di prova e alle apparecchiature di prova. Il valore calcolato, il valore standard, il valore misurato e il valore garantito della perdita vengono nuovamente confusi.
Se la tensione viene aggiunta al lato primario e c'è una presa, se il trasformatore è una regolazione della tensione del flusso magnetico costante, la tensione applicata dovrebbe essere la tensione della presa della posizione del rubinetto corrispondente all'alimentazione. In caso di regolazione della tensione del flusso magnetico variabile, poiché la perdita a vuoto è diversa per ogni posizione di servizio, è necessario selezionare la posizione di servizio corretta in base ai requisiti tecnici e deve essere applicata la tensione nominale specificata, poiché durante il flusso magnetico variabile regolazione della tensione, Il lato primario applica sempre una tensione a ciascuna posizione di servizio.
Generalmente è richiesto che la forma d'onda della tensione applicata sia approssimativamente sinusoidale. Pertanto, uno consiste nell'utilizzare un analizzatore di armoniche per misurare le componenti armoniche contenute nella forma d'onda della tensione e l'altro consiste nell'utilizzare un metodo semplice per misurare la tensione con un voltmetro medio, ma la scala è un voltmetro di valore effettivo e confrontarlo con la lettura del voltmetro del valore effettivo, quando la differenza tra i due è maggiore del 3%, significa che la forma d'onda della tensione non è un'onda sinusoidale e la perdita a vuoto misurata non dovrebbe essere valida secondo i requisiti del nuovo standard.
Per il sistema di misurazione, è necessario selezionare la linea di test appropriata, selezionare le apparecchiature e gli strumenti di test appropriati. Grazie allo sviluppo di materiali magneticamente permeabili, la perdita di potenza per chilogrammo è stata notevolmente ridotta. I produttori utilizzano lamiere di acciaio al silicio a grani orientati di alta qualità e ad alta permeabilità o anche leghe amorfe come materiali magneticamente permeabili. Non ci sono buchi nella cucitura e piena pendenza, e nel processo viene adottata la tecnologia per non impilare il giogo di ferro. I produttori stanno sviluppando trasformatori a bassa perdita, in particolare la perdita a vuoto è stata notevolmente ridotta. Pertanto, vengono posti nuovi requisiti sul sistema di misurazione. La capacità rimane la stessa e la diminuzione della perdita a vuoto significa che il fattore di potenza del trasformatore diminuisce a vuoto. Il piccolo fattore di potenza richiede al produttore di cambiare e trasformare il sistema di misura. Si consiglia di utilizzare il metodo dei tre wattmetri per la misurazione, scegliere un trasformatore di classe 0,05-0,1 e scegliere un wattmetro con un basso fattore di potenza. Solo in questo modo è possibile garantire l'accuratezza della misurazione. Quando il fattore di potenza è 0,01, la differenza di fase del trasformatore causerà un errore di potenza del 2,9% quando la differenza di fase è di 1 minuto. Pertanto, è necessario selezionare correttamente il rapporto di corrente e il rapporto di tensione del trasformatore di corrente e del trasformatore di tensione durante la misurazione effettiva. Quando la corrente effettiva è molto inferiore alla corrente collegata al trasformatore di corrente, maggiore è la differenza di fase e l'errore di corrente del trasformatore di corrente, ciò comporterà un errore maggiore nei risultati della misurazione effettiva. Pertanto, la corrente assorbita dal trasformatore dovrebbe essere vicina al valore nominale del trasformatore di corrente. attuale.
Inoltre, nella progettazione, secondo le procedure prescritte, la perdita a vuoto calcolata facendo riferimento alla perdita unitaria e al coefficiente di processo della lamiera di acciaio al silicio selezionata è generalmente chiamata valore calcolato. Questo valore dovrebbe essere confrontato con il valore standard specificato nella norma o con il valore standard o il valore garantito specificato nel contratto. Il valore calcolato deve essere inferiore al valore standard o al valore garantito e non c'è spazio per il calcolo, soprattutto per i trasformatori prodotti in serie. Inoltre, il valore calcolato è valido solo per il progettista o l'ufficio progettazione e non ha alcun effetto legale. Il valore calcolato non può essere utilizzato per giudicare il livello di perdita del prodotto. Il valore forfettario stipulato nella norma o il valore garantito stipulato nel contratto è giuridicamente efficace. I prodotti che superano il valore standard più la deviazione consentita o il valore garantito (il valore garantito è uguale al valore standard più la deviazione consentita) sono prodotti non qualificati. Se esiste un sistema di valutazione della perdita, sarà generalmente indicato nel contratto, in particolare per i prodotti di esportazione, se il valore della perdita supera il valore specificato, verrà inflitta una multa e la sanzione per la perdita a vuoto è la più alta. Per i valori di valutazione delle perdite dei paesi europei si rimanda all'11° numero della rivista "Transformer" del 1994. Migliaia di dollari di multe per chilowatt. Questo è l'effetto legale ed è direttamente collegato ai benefici economici.
Anche il concetto di valore misurato deve essere compreso correttamente, o la lettura del contatore reciproco (o la lettura del convertitore di potenza) o il valore misurato devono essere convertiti nella condizione nominale e deve esserci una precisione sufficiente. Per il valore misurato della perdita a vuoto, è principalmente che la forma d'onda della tensione dell'alimentatore dovrebbe essere un'onda sinusoidale e la differenza tra la lettura media del voltmetro e la lettura della tensione del valore effettivo è inferiore al 3%.
Calcolo delle perdite a vuoto, delle perdite a carico e della tensione di impedenza
Perdita a vuoto: quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è aperto e l'avvolgimento primario viene applicato con una tensione nominale della forma d'onda sinusoidale della frequenza nominale, la potenza attiva consumata è chiamata perdita a vuoto. L'algoritmo è il seguente: perdita a vuoto = coefficiente di processo di perdita a vuoto × perdita unitaria × nucleo
Perdita di carico: quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è in cortocircuito (stato stazionario), la potenza attiva consumata quando l'avvolgimento primario scorre attraverso la corrente nominale è chiamata perdita di carico.
L'algoritmo è il seguente: perdita di carico = perdita di resistenza della coppia di avvolgimenti più grande + perdita aggiuntiva
Perdita aggiuntiva = perdita di corrente parassita dell'avvolgimento + perdita di circolazione del filo parallelo + perdita di dispersione + perdita di piombo
Tensione di impedenza: Quando l'avvolgimento secondario del trasformatore è cortocircuitato (stato stazionario), la tensione applicata dalla corrente nominale che scorre attraverso l'avvolgimento primario è chiamata tensione di impedenza Uz. Uz è solitamente espresso come percentuale della tensione nominale, ovvero uz=(Uz/U1n)*100%
Potenziale di svolta: u=4.44*f*B*At,V
Tra questi: B - densità magnetica nel nucleo di ferro, TAt - area della sezione trasversale effettiva del nucleo di ferro, metro quadrato
Può essere trasformato nella formula comunemente usata per il calcolo del progetto del trasformatore:
Quando f=50Hz: u=Si*At/450*10^5, V
Quando f=60Hz: u=Si*At/375*10^5, V
Se conosci già le tensioni di fase e il numero di spire, il potenziale di spira viene calcolato dividendo la tensione di fase per il numero di spire.
La perdita a vuoto include l'isteresi e la perdita di corrente parassita nel nucleo di ferro e la perdita della corrente a vuoto sulla resistenza della bobina primaria. La prima si chiama perdita di ferro e la seconda si chiama perdita di rame. Poiché la corrente a vuoto è molto piccola, quest'ultima può essere trascurata, quindi la perdita a vuoto è fondamentalmente la perdita di ferro.
Ci sono molti fattori che influenzano la perdita a vuoto e la perdita di ferro del trasformatore, che sono espressi in formule matematiche. Nella formula, Pn e Pw—rappresentano la perdita per isteresi e la perdita per corrente parassita kn, kw—costanti
f - la frequenza Hertz della tensione applicata del trasformatore
Bm——Massima densità di flusso magnetico Wei/m2 nel nucleo di ferro
n——Costante di Steinmetz. Per lamiere di acciaio al silicio di uso comune, quando Bm=(1.0～1.6) Wei/m2, n≈2. Per le lamiere di acciaio al silicio direzionali attualmente utilizzate, prendere 2.5～3. 5.
Secondo l'analisi teorica del trasformatore, assumendo che il potenziale indotto primario sia E1 (volt), allora: E1=KfBm (2)
K è una costante proporzionale, che è determinata dal numero di spire primarie e dall'area della sezione trasversale del nucleo di ferro, quindi la perdita di ferro è:
Poiché la caduta di tensione dell'impedenza di dispersione primaria è molto piccola, se trascurata,
E1=U1(4)
Si può vedere che la perdita di ferro a vuoto del trasformatore ha un ottimo rapporto con la tensione applicata. Se la tensione V è un certo valore, la perdita di ferro a vuoto del trasformatore non cambierà (poiché f non cambia), e poiché U1=U1N durante il normale funzionamento, quindi la perdita a vuoto è anche chiamata perdita costante. Se la tensione fluttua, la perdita a vuoto varia. La perdita di ferro del trasformatore è correlata al materiale del nucleo e al processo di fabbricazione e non ha nulla a che fare con il carico.
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