Transformatorlarning turli yo'qotishlari va impedans kuchlanishlarini hisoblash usullari

Transformator yo'qotishlarini hisoblash formulasi

(1) Faol quvvat yo'qotilishi: ΔP=Po+KT β2 Pk

(2) Reaktiv quvvat yo'qotilishi: ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3) Keng qamrovli quvvat yo'qotilishi: ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn

Bu yerda: Qo - yuksiz reaktiv quvvat yo'qotilishi (kvar)

Po——yuksiz yo'qotish (kVt)

Pk——Nominal yuk yo'qotilishi (kVt)

Sn - transformatorning nominal quvvati (kVA)

Buyuk Britaniya%——qisqa tutashuv kuchlanishi foizi

β——yuk koeffitsienti, bu yuk oqimining nominal tokka nisbati.

KT——yuk tebranishining yo'qotish koeffitsienti

Qk——Nominal yuk oqimining oqish quvvati (kvar)

KQ——reaktiv iqtisodiy ekvivalent (kVt/kvar)

Yuqoridagi formulani hisoblashda har bir parametrni tanlash shartlari:

(1) KT=1.05 ni oling;

(2) Shahar elektr tarmog'i va sanoat korxonalari elektr tarmog'ining 6kV ~ 10kV pastga tushiruvchi transformatori uchun tizimning minimal yuki olinganda, uning reaktiv quvvati KQ = 0.1kVt/kvar ekvivalentiga teng;

(3) Qishloq xo'jaligi transformatorlari uchun transformatorning o'rtacha yuklanish koeffitsienti β=20% ni tashkil qiladi; sanoat korxonalari uchun uch smenali ish amalga oshiriladi va β=75% maqsadga muvofiqdir;

(4) Transformatorning ish vaqti T = 8760 soat, maksimal yuk yo'qotish vaqti: t = 5500 soat;

(5) Transformatorning yuksiz yo'qotishi Po, nominal yuk yo'qotishi Pk, Io%, Uk%, mahsulot zavod ma'lumotlariga qarang.

Transformator yo'qotishlarining xususiyatlari

Po - yuksiz yo'qotish, asosan temir yo'qotish, shu jumladan gisterezis yo'qotishi va quyuq oqim yo'qotishi;

Gisterezis yo'qotilishi chastotaga mutanosib; u maksimal magnit oqim zichligining gisterezis koeffitsientining kuchiga mutanosib.

Quyuq oqim yo'qotilishi chastota, maksimal magnit oqim zichligi va kremniy po'lat plitasining qalinligi ko'paytmasiga mutanosibdir.

Pc——Yuk yo'qotilishi, asosan yuk oqimi o'rashdan o'tganda qarshilikdagi yo'qotish, odatda mis yo'qotilishi deb ataladi. Uning hajmi yuk oqimiga qarab o'zgaradi va yuk oqimining kvadratiga mutanosibdir; (va standart bobin haroratining konvertatsiya qiymati bilan ifodalanadi).

Yuk yo'qotilishiga transformatorning harorati ham ta'sir qiladi. Shu bilan birga, yuk oqimi tufayli oqish oqimi o'rashda kiruvchi oqim yo'qotilishini va o'rash tashqarisidagi metall qismda adashgan yo'qotishlarni keltirib chiqaradi.

Transformatorning umumiy yo'qotilishi ΔP=Po+Pc

Transformator yo'qotish nisbati = PC /Po

Transformatorning samaradorligi = Pz/(Pz+ΔP), foizda ifodalanadi; bu yerda Pz - transformatorning ikkilamchi tomonining chiqish quvvati.

O'zgaruvchan yo'qotish elektr energiyasini hisoblash

Transformatorning quvvat yo'qotilishi ikki qismdan iborat: temir yo'qotilishi va mis yo'qotilishi. Temir yo'qotilishi ish vaqtiga, mis yo'qotilishi esa yukga bog'liq. Shuning uchun quvvat yo'qotilishi alohida hisoblanishi kerak.

1. Temir yo'qotish elektr energiyasini hisoblash: Turli modellar va quvvatlardagi temir yo'qotish elektr energiyasi, hisoblash formulasi quyidagicha: temir yo'qotish elektr energiyasi (kVt/soat) = yuksiz yo'qotish (kVt) × quvvat manbai vaqti (soat)

Tarqatish transformatorining yuksiz yo'qotilishi (temir yo'qotilishi) biriktirilgan jadvaldan tekshirilishi mumkin va quvvat manbai vaqti transformatorning haqiqiy ish vaqti bo'lib, u quyidagi tamoyillarga muvofiq aniqlanadi:

(1) Uzluksiz elektr ta'minoti bilan ta'minlangan foydalanuvchilar uchun butun oy 720 soat deb hisoblanadi.

(2) Elektr tarmog'i sabablari, uzluksiz elektr ta'minoti yoki cheklangan elektr ta'minoti tufayli hisoblash podstansiyaning foydalanuvchiga haqiqiy elektr ta'minoti soatlariga asoslanadi va hisoblash qiyin deb hisoblanmaydi va baribir to'liq oylik ish asosida hisoblanadi. Temir yo'qotilishini hisoblashda vaqt chiqarib tashlanishi kerak.

(3) Transformatorning past kuchlanishli tomonida o'rnatilgan soatlar bilan jihozlangan foydalanuvchilar o'rnatilgan soatlarning to'plangan quvvat manbai vaqtiga qarab hisoblanadi.

2. Mis yo'qotish elektr energiyasini hisoblash: yuklanish darajasi 40% va undan past bo'lganda, u oylik elektr energiyasi iste'molining 2% sifatida olinadi (elektr energiyasi hisoblagichining ko'rsatkichiga asoslanib). Hisoblash formulasi quyidagicha: mis yo'qotish elektr energiyasi (kVt/soat) = oylik elektr energiyasi iste'moli Miqdor (kVt/soat) × 2%

Mis yo'qotilishi yuk oqimi (elektr energiyasi) bilan bog'liq bo'lgani uchun, taqsimlash transformatorining oylik o'rtacha yuklanish darajasi 40% dan oshganda, mis yo'qotish quvvati oylik energiya sarfining 3% miqdorida hisoblanishi kerak. Yuklanish darajasi 40% bo'lganda oylik energiya sarfini ilova qilingan jadvaldan tekshirish mumkin. Yuklanish tezligini hisoblash formulasi: yuklanish tezligi = nusxa ko'chirish quvvati/S. T. Cos ￠

Formuladagi formula: S - taqsimlash transformatorining nominal quvvati (kVA); T - butun oyning kalendar vaqti, 720 soatni oladi; COS￠ - quvvat koeffitsienti, 0,80 ni oladi.

Quvvat transformatorining o'zgaruvchan yo'qotishlarini mis yo'qotish va temir yo'qotishlariga bo'lish mumkin. Mis yo'qotish odatda 0,5% ni tashkil qiladi. Temir yo'qotish odatda 5 ~ 7% ni tashkil qiladi. Quruq turdagi transformatorning o'zgarish yo'qotishi moy bosqini turiga qaraganda kichikroq. Umumiy yo'qotish: 0,5 + 6 = 6,5 Hisoblash usuli: 1000KVA × 6,5% = 65KVA.

65KVA × 24 soat × 365 kun = 569400KVt (daraja)

Transformatordagi nom plitasida aniq ma'lumotlar mavjud.

Transformatorning yuksiz yo'qotilishi

Yuksiz yo'qotish transformatorning ikkilamchi tomoni ochiq zanjirda bo'lganda va birlamchi tomonning sinus to'lqin kuchlanishi nominal kuchlanishga teng bo'lganda transformator tomonidan yutilgan quvvatni anglatadi. Odatda, faqat nominal chastota va nominal kuchlanishga e'tibor beriladi, lekin ba'zida urish kuchlanishi va kuchlanish to'lqin shakliga, o'lchash tizimining aniqligiga, sinov asboblari va sinov uskunalariga e'tibor berilmaydi. Hisoblangan qiymat, standart qiymat, o'lchangan qiymat va yo'qotishning kafolatlangan qiymati yana chalkashib ketadi.

Agar kuchlanish birlamchi tomonga qo'shilsa va kran bo'lsa, agar transformator doimiy magnit oqimi kuchlanishini boshqarsa, qo'llaniladigan kuchlanish quvvat manbaiga mos keladigan kran holatining kran kuchlanishi bo'lishi kerak. O'zgaruvchan magnit oqimi kuchlanishini boshqarayotganda, har bir kran holati uchun yuk yo'qotish har xil bo'lgani uchun, texnik talablarga muvofiq to'g'ri kran holati tanlanishi va belgilangan nominal kuchlanish qo'llanilishi kerak, chunki o'zgaruvchan magnit oqimi kuchlanishini boshqarayotganda, birlamchi tomon har doim har bir kran holatiga kuchlanish qo'llaydi.

Odatda qo'llaniladigan kuchlanishning to'lqin shakli taxminan sinusoidal bo'lishi talab qilinadi. Shuning uchun, biri kuchlanish to'lqin shaklidagi garmonik komponentlarni o'lchash uchun garmonik analizatordan foydalanish, ikkinchisi esa o'rtacha voltmetr bilan kuchlanishni o'lchashning oddiy usulidan foydalanish, lekin shkala samarali qiymat voltmetri bo'lib, uni samarali qiymat voltmetr ko'rsatkichi bilan taqqoslash, agar ikkalasi orasidagi farq 3% dan katta bo'lsa, bu kuchlanish to'lqin shakli sinus to'lqini emasligini va o'lchangan yuk yo'qotishi yangi standart talablariga muvofiq yaroqsiz bo'lishi kerakligini anglatadi.

O'lchov tizimi uchun tegishli sinov liniyasini, tegishli sinov uskunalari va asboblarini tanlash kerak. Magnit o'tkazuvchan materiallarning rivojlanishi tufayli kilogramm uchun yo'qotilgan vatt sezilarli darajada kamaydi. Ishlab chiqaruvchilar magnit o'tkazuvchan materiallar sifatida yuqori sifatli yuqori o'tkazuvchanlikka ega donga yo'naltirilgan kremniy po'lat plitalarini yoki hatto amorf qotishmalarni ishlatadilar. Chokda va to'liq qiyalikda teshiklar yo'q va bu jarayonda temir bo'yinturuqni ustma-ust qo'ymaslik texnologiyasi qo'llaniladi. Ishlab chiqaruvchilar kam yo'qotishli transformatorlarni ishlab chiqmoqdalar, ayniqsa yuksiz yo'qotish sezilarli darajada kamaydi. Shuning uchun o'lchov tizimiga yangi talablar qo'yilmoqda. Sig'im o'zgarishsiz qoladi va yuksiz yo'qotishning kamayishi transformatorning quvvat koeffitsienti yuksiz holatda ham kamayishini anglatadi. Kichik quvvat koeffitsienti ishlab chiqaruvchidan o'lchov tizimini o'zgartirish va o'zgartirishni talab qiladi. O'lchov uchun uch vattmetr usulidan foydalanish, 0,05-0,1 sinf transformatorini tanlash va past quvvat koeffitsientiga ega vattmetrni tanlash tavsiya etiladi. Faqat shu tarzda o'lchov aniqligi kafolatlanishi mumkin. Quvvat koeffitsienti 0,01 ga teng bo'lganda, transformatorning fazalar farqi fazalar farqi 1 daqiqaga teng bo'lganda 2,9% quvvat xatosiga olib keladi. Shuning uchun, haqiqiy o'lchash paytida tok transformatori va kuchlanish transformatorining tok nisbati va kuchlanish nisbatini to'g'ri tanlash kerak. Haqiqiy tok tok transformatoriga ulangan tokdan ancha kichik bo'lganda, tok transformatorining fazalar farqi va tok xatosi qanchalik katta bo'lsa, bu haqiqiy o'lchov natijalarida katta xatolikka olib keladi. Shuning uchun, transformator tomonidan sarflanadigan tok tok transformatorining nominal qiymatiga yaqin bo'lishi kerak. tok.

Bundan tashqari, loyihalashda, belgilangan tartiblarga muvofiq, tanlangan kremniy po'lat plitasining birlik yo'qotishi va jarayon koeffitsientiga murojaat qilish orqali hisoblangan yuksiz yo'qotish odatda hisoblangan qiymat deb ataladi. Bu qiymat standartda ko'rsatilgan standart qiymat yoki shartnomada ko'rsatilgan standart qiymat yoki kafolatlangan qiymat bilan taqqoslanishi kerak. Hisoblangan qiymat standart qiymatdan yoki kafolatlangan qiymatdan kam bo'lishi kerak va hisoblash uchun joy yo'q, ayniqsa seriyali ishlab chiqarilgan transformatorlar uchun. Bundan tashqari, hisoblangan qiymat faqat dizayner yoki dizayn bo'limi uchun amal qiladi va hech qanday yuridik kuchga ega emas. Hisoblangan qiymat mahsulotning yo'qotish darajasini baholash uchun ishlatilishi mumkin emas. Standartda ko'rsatilgan standart qiymat yoki shartnomada ko'rsatilgan kafolatlangan qiymat yuridik jihatdan kuchga ega. Standart qiymatdan ruxsat etilgan og'ish yoki kafolatlangan qiymatdan oshib ketadigan mahsulotlar (kafolatlangan qiymat standart qiymatdan ruxsat etilgan og'ishgacha teng) malakasiz mahsulotlar hisoblanadi. Agar yo'qotishni baholash tizimi mavjud bo'lsa, bu odatda shartnomada, ayniqsa eksport mahsulotlari uchun ko'rsatiladi, agar yo'qotish qiymati belgilangan qiymatdan oshsa, jarima solinadi va yuksiz yo'qotish uchun jarima eng yuqori bo'ladi. Yevropa mamlakatlarining yo'qotishlarni baholash qiymatlari uchun "Transformer" jurnalining 1994-yildagi 11-soniga qarang. Har bir kilovatt uchun minglab dollar jarima. Bu huquqiy oqibat bo'lib, iqtisodiy foyda bilan bevosita bog'liq.

O'lchangan qiymat tushunchasini ham to'g'ri tushunish kerak, o'zaro o'lchagichning ko'rsatkichi (yoki quvvat konvertorining ko'rsatkichi) yoki o'lchangan qiymat nominal holatga o'tkazilishi va yetarli aniqlik bo'lishi kerak. Yuksiz yo'qotishning o'lchangan qiymati uchun asosan quvvat manbaining kuchlanish to'lqin shakli sinus to'lqini bo'lishi va o'rtacha voltmetr ko'rsatkichi bilan samarali qiymat kuchlanish ko'rsatkichi o'rtasidagi farq 3% dan kam bo'lishi kerak.

Yuksiz yo'qotish, yuk yo'qotish va impedans kuchlanishini hisoblash

Yuksiz yo'qotish: Transformatorning ikkilamchi o'rashi ochiq bo'lganda va birlamchi o'rashga nominal chastotali sinusoidal to'lqin shaklidagi nominal kuchlanish qo'llanilganda, iste'mol qilingan faol quvvat yuksiz yo'qotish deb ataladi. Algoritm quyidagicha: yuksiz yo'qotish = yuksiz yo'qotish jarayon koeffitsienti × birlik yo'qotish × yadro

Yuk yo'qotilishi: Transformatorning ikkilamchi o'rash qisqa tutashuvga uchraganida (barqaror holatda), birlamchi o'rash nominal tokdan o'tganda iste'mol qilinadigan faol quvvat yuk yo'qotilishi deb ataladi.

Algoritm quyidagicha: yuk yo'qotilishi = eng katta juft o'rashning qarshilik yo'qotilishi + qo'shimcha yo'qotish

Qo'shimcha yo'qotish = o'rashning quyuq oqimining yo'qolishi + parallel simning sirkulyatsiya yo'qolishi + adashgan yo'qotish + sim yo'qolishi

Impedans kuchlanishi: Transformatorning ikkilamchi o'rashi qisqa tutashuvga uchraganida (barqaror holatda), birlamchi o'rash orqali oqayotgan nominal tok tomonidan qo'llaniladigan kuchlanish impedans kuchlanishi Uz deb ataladi. Uz odatda nominal kuchlanishning foizi sifatida ifodalanadi, ya'ni uz=(Uz/U1n)*100%.

Burilish potensiali: u=4.44*f*B*At,V

Ular orasida: B — temir yadrosidagi magnit zichlik, TAt — temir yadrosining samarali kesim maydoni, kvadrat metr

Buni transformator dizaynini hisoblash uchun keng tarqalgan formulaga aylantirish mumkin:

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

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

Agar siz fazaviy kuchlanishlarni va burilishlar sonini allaqachon bilsangiz, burilish potensiali fazaviy kuchlanishni burilishlar soniga bo'lish yo'li bilan hisoblanadi.

Yuksiz yo'qotish temir yadrosidagi gisterezis va quyma tok yo'qotilishini hamda birlamchi g'altakning qarshiligidagi yuksiz tokning yo'qotilishini o'z ichiga oladi. Birinchisi temir yo'qotilishi, ikkinchisi esa mis yo'qotilishi deb ataladi. Yuksiz tok juda kichik bo'lgani uchun, ikkinchisini e'tiborsiz qoldirish mumkin, shuning uchun yuksiz yo'qotish asosan temir yo'qotilishi hisoblanadi.

Transformatorning yuksiz yo'qotishi va temir yo'qotishiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud bo'lib, ular matematik formulalarda ifodalanadi. Formuladagi Pn va Pw — gisterezis yo'qotishi va quyuq oqim yo'qotishi kn, kw — o'zgarmaslarni ifodalaydi.

f - transformatorning qo'llaniladigan kuchlanishining chastotasi Hertz

Bm——Temir yadrosidagi maksimal magnit oqim zichligi Wei/m2

n——Shtaynmets doimiysi. Keng tarqalgan kremniy po'lat plitalari uchun, Bm=(1.0～1.6) Wei/m2 bo'lganda, n≈2. Hozirda qo'llanilayotgan yo'nalishli kremniy po'lat plitalari uchun 2.5～3 ni oling. 5.

Transformatorning nazariy tahliliga ko'ra, birlamchi induktsiyalangan potensial E1 (volt) deb faraz qilsak, u holda: E1=KfBm (2)

K proporsional doimiy bo'lib, u birlamchi burilishlar soni va temir yadrosining ko'ndalang kesim maydoni bilan belgilanadi, shuning uchun temir yo'qotishi quyidagicha:

Birlamchi oqish empedansining kuchlanish pasayishi juda kichik bo'lgani uchun, agar e'tiborsiz qoldirilsa,

E1=U1(4)

Transformatorning yuksiz temir yo'qotishi qo'llaniladigan kuchlanish bilan katta bog'liqlikga ega ekanligini ko'rish mumkin. Agar V kuchlanishi ma'lum bir qiymatga teng bo'lsa, transformatorning yuksiz temir yo'qotishi o'zgarmaydi (chunki f o'zgarmaydi) va normal ishlashda U1=U1N bo'lgani uchun, yuksiz yo'qotish doimiy yo'qotish deb ham ataladi. Agar kuchlanish o'zgarib tursa, yuksiz yo'qotish ham o'zgaradi. Transformatorning temir yo'qotishi yadro materiali va ishlab chiqarish jarayoni bilan bog'liq va yuk bilan hech qanday aloqasi yo'q.