Métodos de cálculo de várias perdas e tensões de impedância de transformadores

Fórmula de Cálculo de Perda do Transformador

(1) Perda de potência ativa: ΔP=Po+KT β2 Pk

(2) Perda de potência reativa: ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3) Perda de potência abrangente: ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn

Onde: Qo - perda de potência reativa sem carga (kvar)

Po——perda sem carga (kW)

Pk——Perda de carga nominal (kW)

Sn - capacidade nominal do transformador (kVA)

Reino Unido——porcentagem de tensão de curto-circuito

β——fator de carga, que é a razão entre a corrente de carga e a corrente nominal.

KT——coeficiente de perda de flutuação de carga

Qk——Potência nominal de fuga de fluxo de carga (kvar)

KQ——equivalente econômico reativo (kW/kvar)

As condições de seleção de cada parâmetro no cálculo da fórmula acima:

(1) Considere KT=1,05;

(2) Quando a carga mínima do sistema é considerada para o transformador abaixador 6kV~10kV da rede elétrica urbana e da rede elétrica da empresa industrial, sua potência reativa equivalente KQ=0,1kW/kvar;

(3) O fator de carga médio do transformador é β=20% para transformadores agrícolas; para empreendimentos industriais, são implementados três turnos, sendo desejável β=75%;

(4) Horas de operação do transformador T = 8760h, horas máximas de perda de carga: t = 5500h;

(5) Perda sem carga do transformador Po, perda de carga nominal Pk, Io%, Uk%, consulte as informações de fábrica do produto.

Características das Perdas do Transformador

Po - perda sem carga, principalmente perda de ferro, incluindo perda por histerese e perda por corrente parasita;

A perda de histerese é proporcional à frequência; é proporcional à potência do coeficiente de histerese da densidade máxima do fluxo magnético.

A perda por corrente parasita é proporcional ao produto da frequência, densidade máxima do fluxo magnético e espessura da chapa de aço silício.

Pc——Perda de carga, principalmente a perda na resistência quando a corrente de carga passa pelo enrolamento, geralmente chamada de perda de cobre. Seu tamanho varia com a corrente de carga e é proporcional ao quadrado da corrente de carga; (e expresso pelo valor de conversão da temperatura da bobina padrão).

A perda de carga também é afetada pela temperatura do transformador. Ao mesmo tempo, o fluxo de fuga causado pela corrente de carga gerará perda de corrente parasita no enrolamento e perda parasita na parte de metal fora do enrolamento.

A perda total do transformador ΔP=Po+Pc

Taxa de perda do transformador = Pc /Po

A eficiência do transformador = Pz/(Pz+ΔP), expressa em porcentagem; onde Pz é a potência de saída do lado secundário do transformador.

Cálculo de Eletricidade de Perda Variável

A perda de potência do transformador consiste em duas partes: perda de ferro e perda de cobre. A perda de ferro está relacionada ao tempo de execução e a perda de cobre está relacionada à carga. Portanto, a perda de potência deve ser calculada separadamente.

1. Cálculo da eletricidade de perda de ferro: eletricidade de perda de ferro de diferentes modelos e capacidades, a fórmula de cálculo é: eletricidade de perda de ferro (kWh) = perda sem carga (kW) × tempo de fornecimento de energia (horas)

A perda sem carga (perda de ferro) do transformador de distribuição pode ser verificada na tabela anexa, e o tempo de alimentação é o tempo real de funcionamento do transformador, que é determinado de acordo com os seguintes princípios:

(1) Para usuários com fonte de alimentação contínua, o mês inteiro é calculado como 720 horas.

(2) Por motivos de rede elétrica, alimentação intermitente ou alimentação limitada, o cálculo deverá ser feito com base nas horas reais de fornecimento de energia da subestação ao usuário, não devendo ser considerado de difícil cálculo, devendo ainda assim ser calculado com base na operação do mês inteiro. O tempo deve ser deduzido ao calcular a perda de ferro.

(3) Usuários equipados com relógios integrados no lado de baixa tensão do transformador são calculados de acordo com o tempo acumulado de alimentação dos relógios integrados.

2. Cálculo da eletricidade perdida no cobre: ​​quando a taxa de carga é igual ou inferior a 40%, é cobrado 2% do consumo mensal de eletricidade (com base na leitura do medidor de energia elétrica). A fórmula de cálculo é: eletricidade de perda de cobre (kWh) = valor mensal de consumo de eletricidade (kWh) × 2%

Como a perda de cobre está relacionada à corrente de carga (eletricidade), quando a taxa de carga média mensal do transformador de distribuição exceder 40%, a energia de perda de cobre deve ser cobrada em 3% do consumo mensal de energia. O consumo mensal de energia quando a taxa de carga é de 40% pode ser verificado na tabela anexa. A fórmula para calcular a taxa de carga é: taxa de carga = potência de cópia/S. T． Cos ￠

Na fórmula: S - a capacidade nominal do transformador de distribuição (kVA); T - o tempo de calendário de todo o mês, leva 720 horas; COS￠ - fator de potência, tome 0,80.

A perda variável do transformador de potência pode ser dividida em perda de cobre e perda de ferro. A perda de cobre é geralmente de 0,5%. A perda de ferro é geralmente de 5 a 7%. A perda de mudança do transformador do tipo seco é menor do que a do tipo de invasão de óleo. Perda total: 0,5+6=6,5 Método de cálculo: 1000KVA×6,5%=65KVA

65KVA × 24 horas × 365 dias = 569400KWT (graus)

A placa de identificação do transformador contém dados específicos.

Perda sem carga do transformador

A perda sem carga refere-se à potência absorvida pelo transformador quando o lado secundário do transformador é um circuito aberto e a tensão da onda senoidal do lado primário é igual à tensão nominal. Geralmente, apenas a frequência nominal e a tensão nominal são prestadas atenção, mas às vezes a tensão de derivação e a forma de onda da tensão, a precisão do sistema de medição, os instrumentos de teste e o equipamento de teste não são levados em consideração. O valor calculado, valor padrão, valor medido e valor garantido da perda são confundidos novamente.

Se a tensão for adicionada ao lado primário e houver uma derivação, se o transformador for uma regulação de tensão de fluxo magnético constante, a tensão aplicada deve ser a tensão da derivação da posição da derivação correspondente à fonte de alimentação. No caso de regulação de tensão de fluxo magnético variável, como a perda sem carga é diferente para cada posição de tap, a posição de tap correta deve ser selecionada de acordo com os requisitos técnicos e a tensão nominal especificada deve ser aplicada, porque durante o fluxo magnético variável regulação de tensão, O lado primário sempre aplica uma tensão a cada posição de derivação.

Geralmente é necessário que a forma de onda da tensão aplicada seja aproximadamente senoidal. Portanto, uma delas é usar um analisador harmônico para medir os componentes harmônicos contidos na forma de onda da tensão, e a outra é usar um método simples para medir a tensão com um voltímetro médio, mas a escala é um voltímetro de valor efetivo e compará-lo com a leitura do voltímetro de valor efetivo, quando a diferença entre os dois é maior que 3%, significa que a forma de onda de tensão não é uma onda senoidal e a perda sem carga medida deve ser inválida de acordo com os requisitos do novo padrão.

Para o sistema de medição, é necessário selecionar a linha de teste apropriada, selecionar os equipamentos e instrumentos de teste apropriados. Devido ao desenvolvimento de materiais magneticamente permeáveis, a perda de potência por quilograma foi bastante reduzida. Os fabricantes usam chapas de aço silício de grão orientado de alta permeabilidade de alta qualidade ou mesmo ligas amorfas como materiais magneticamente permeáveis. Não há furos na costura e inclinação total, e a tecnologia de não empilhamento da canga de ferro é adotada no processo. Os fabricantes estão desenvolvendo transformadores de baixa perda, especialmente a perda sem carga foi bastante reduzida. Portanto, novos requisitos são colocados no sistema de medição. A capacidade permanece a mesma e a diminuição da perda sem carga significa que o fator de potência do transformador diminui sem carga. O pequeno fator de potência exige que o fabricante altere e transforme o sistema de medição. É aconselhável usar o método de três wattímetros para medição, escolher um transformador de classe 0,05-0,1 e escolher um wattímetro com baixo fator de potência. Somente assim a precisão da medição pode ser garantida. Quando o fator de potência é 0,01, a diferença de fase do transformador causará um erro de potência de 2,9% quando a diferença de fase for de 1 minuto. Portanto, é necessário selecionar corretamente a relação de corrente e a relação de tensão do transformador de corrente e do transformador de tensão durante a medição real. Quando a corrente real é muito menor que a corrente conectada ao transformador de corrente, quanto maior a diferença de fase e o erro de corrente do transformador de corrente, isso levará a um erro maior nos resultados reais da medição. Portanto, a corrente consumida pelo transformador deve estar próxima do valor nominal do transformador de corrente. atual.

Além disso, no projeto, de acordo com os procedimentos prescritos, a perda sem carga calculada com referência à perda unitária e ao coeficiente de processo da chapa de aço silício selecionada é geralmente chamada de valor calculado. Este valor deve ser comparado com o valor padrão especificado na norma ou com o valor padrão ou valor garantido especificado no contrato. O valor calculado deve ser menor que o valor padrão ou garantido, não havendo margem para cálculo, principalmente para transformadores produzidos em batelada. Além disso, o valor calculado é válido apenas para o projetista ou para o departamento de design, não tendo qualquer efeito legal. O valor calculado não pode ser usado para julgar o nível de perda do produto. O valor padrão estipulado na norma ou o valor garantido estipulado no contrato é juridicamente eficaz. Os produtos que excedem o valor padrão mais o desvio permitido ou o valor garantido (o valor garantido é igual ao valor padrão mais o desvio permitido) são produtos não qualificados. Se houver um sistema de avaliação de perda, geralmente será apontado no contrato, principalmente para produtos de exportação, se o valor da perda exceder o valor especificado, será aplicada multa, sendo que a penalidade por perda sem carga é a maior. Para os valores de avaliação de perda dos países europeus, consulte a 11ª edição da revista "Transformer" em 1994. Milhares de dólares em multas por quilowatt. Este é o efeito legal e está diretamente ligado aos benefícios econômicos.

O conceito do valor medido também deve ser entendido corretamente, ou a leitura do medidor mútuo (ou a leitura do conversor de energia) ou o valor medido deve ser convertido para a condição nominal e deve haver precisão suficiente. Para o valor medido de perda sem carga, é principalmente que a forma de onda de tensão da fonte de alimentação deve ser uma onda senoidal e a diferença entre a leitura média do voltímetro e a leitura de tensão do valor efetivo é inferior a 3%.

Cálculo de perda sem carga, perda de carga e tensão de impedância

Perda sem carga: Quando o enrolamento secundário do transformador está aberto e o enrolamento primário é aplicado com uma tensão nominal de forma de onda senoidal de frequência nominal, a potência ativa consumida é chamada de perda sem carga. O algoritmo é o seguinte: perda sem carga = coeficiente de processo com perda sem carga × perda unitária × núcleo

Perda de carga: Quando o enrolamento secundário do transformador está em curto-circuito (estado estacionário), a potência ativa consumida quando o enrolamento primário flui através da corrente nominal é chamada de perda de carga.

O algoritmo é o seguinte: perda de carga = perda de resistência do maior par de enrolamentos + perda adicional

Perda adicional = perda de corrente parasita do enrolamento + perda de circulação do fio paralelo + perda parasita + perda de chumbo

Tensão de impedância: Quando o enrolamento secundário do transformador está em curto-circuito (estado estacionário), a tensão aplicada pela corrente nominal que flui através do enrolamento primário é chamada de tensão de impedância Uz. Uz geralmente é expresso como uma porcentagem da tensão nominal, ou seja, uz=(Uz/U1n)*100%

Potencial de giro: u=4,44*f*B*At,V

Entre eles: B—densidade magnética no núcleo de ferro, TAt—área efetiva da seção transversal do núcleo de ferro, metro quadrado

Ele pode ser transformado na fórmula comumente usada para o cálculo do projeto do transformador:

Quando f=50Hz: u=B*At/450*10^5, V

Quando f=60Hz: u=B*At/375*10^5, V

Se você já conhece as tensões de fase e o número de voltas, o potencial de volta é calculado dividindo a tensão de fase pelo número de voltas.

A perda sem carga inclui a histerese e a perda de corrente parasita no núcleo de ferro e a perda da corrente sem carga na resistência da bobina primária. A primeira é chamada de perda de ferro e a segunda é chamada de perda de cobre. Como a corrente sem carga é muito pequena, esta última pode ser desprezada, então a perda sem carga é basicamente a perda de ferro.

Existem muitos fatores que afetam a perda sem carga e a perda de ferro do transformador, que são expressos em fórmulas matemáticas. Na fórmula, Pn e Pw—representam perdas por histerese e perdas por correntes parasitas kn, kw—constantes

f - a frequência Hertz da tensão aplicada do transformador

Bm——Densidade máxima do fluxo magnético Wei/m2 no núcleo de ferro

n——Constante de Steinmetz. Para chapas de aço silício comumente usadas, quando Bm=(1,0～1,6) Wei/m2, n≈2. Para as chapas de aço silício direcionais usadas atualmente, considere 2,5～3. 5.

De acordo com a análise teórica do transformador, assumindo que o potencial induzido primário é E1 (volts), então: E1=KfBm (2)

K é uma constante proporcional, que é determinada pelo número de voltas primárias e a área da seção transversal do núcleo de ferro, então a perda de ferro é:

Como a queda de tensão da impedância de fuga primária é muito pequena, se negligenciada,

E1=U1(4)

Pode-se ver que a perda de ferro sem carga do transformador tem uma grande relação com a tensão aplicada. Se a tensão V for um certo valor, a perda de ferro sem carga do transformador não mudará (porque f não muda), e porque U1 = U1N em operação normal, então a perda sem carga também é chamada de perda constante. Se a tensão flutuar, a perda sem carga varia. A perda de ferro do transformador está relacionada ao material do núcleo e ao processo de fabricação e não tem nada a ver com a carga.

• Ano Estabelecido
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