Phương pháp tính toán các loại tổn thất và điện áp trở kháng của máy biến áp

Công thức tính toán tổn thất máy biến áp

(1) Tổn thất công suất tác dụng: ΔP=Po+KT β2 Pk

(2) Tổn thất công suất phản kháng: ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3) Tổn thất điện năng toàn phần: ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≈Io%Sn, Qk≈Uk%Sn

Trong đó: Qo - tổn thất công suất phản kháng không tải (kvar)

Po——tổn thất không tải (kW)

Pk——Tổn thất tải định mức (kW)

Sn - công suất định mức máy biến áp (kVA)

Uk%——phần trăm điện áp ngắn mạch

β——hệ số tải, là tỷ số giữa dòng tải và dòng định mức.

KT——hệ số tổn thất dao động tải

Qk——Công suất rò rỉ từ thông tải định mức (kvar)

KQ——đương lượng kinh tế phản kháng (kW/kvar)

Các điều kiện lựa chọn của từng tham số trong tính toán của công thức trên:

(1) Lấy KT=1,05;

(2) Khi lấy phụ tải cực tiểu của hệ thống đối với MBA hạ áp 6kV~10kV của lưới điện đô thị và lưới điện xí nghiệp công nghiệp, công suất phản kháng tương đương KQ=0,1kW/kvar;

(3) Hệ số tải trung bình của máy biến áp là β=20% đối với máy biến áp nông nghiệp; đối với các doanh nghiệp công nghiệp, thực hiện ba ca và mong muốn β=75%;

(4) Số giờ vận hành máy biến áp T = 8760h, số giờ tổn hao phụ tải lớn nhất: t = 5500h;

(5) Tổn hao không tải máy biến áp Po, tổn thất tải định mức Pk, Io%, Uk%, xem thông tin xuất xưởng của sản phẩm.

Đặc điểm của tổn thất máy biến áp

Po - tổn thất không tải, chủ yếu là tổn thất sắt, bao gồm tổn thất từ ​​trễ và tổn thất dòng xoáy;

Tổn thất trễ tỷ lệ thuận với tần số; nó tỷ lệ thuận với lũy thừa của hệ số trễ của mật độ từ thông cực đại.

Tổn thất dòng điện xoáy tỷ lệ thuận với tích của tần số, mật độ từ thông cực đại và độ dày của tấm thép silic.

Pc——Load loss, chủ yếu là tổn thất trên điện trở khi dòng tải đi qua cuộn dây, thường được gọi là tổn thất đồng. Kích thước của nó thay đổi theo dòng tải và tỷ lệ với bình phương dòng tải; (và được thể hiện bằng giá trị chuyển đổi của nhiệt độ cuộn dây tiêu chuẩn).

Tổn thất tải cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của máy biến áp. Đồng thời, dòng rò do dòng điện tải gây ra sẽ tạo ra tổn thất dòng điện xoáy trong cuộn dây và tổn thất lạc chỗ ở phần kim loại bên ngoài cuộn dây.

Tổn thất toàn phần của máy biến áp ΔP=Po+Pc

Tỷ lệ tổn thất máy biến áp = Pc /Po

Hiệu suất của máy biến áp = Pz/(Pz+ΔP), biểu thị bằng phần trăm; trong đó Pz là công suất đầu ra phía thứ cấp của máy biến áp.

Tính toán tổn thất điện biến đổi

Tổn thất điện năng của máy biến áp bao gồm hai phần: tổn thất sắt và tổn thất đồng. Tổn thất sắt liên quan đến thời gian chạy và tổn thất đồng liên quan đến tải. Do đó, tổn thất điện năng nên được tính riêng.

1. Tính toán tổn thất điện năng của sắt: Điện năng tổn thất của sắt tùy theo model và công suất khác nhau, công thức tính là: điện năng tổn thất của sắt (kWh) = Tổn thất không tải (kW) × thời gian cấp điện (giờ)

Tổn thất không tải (tổn thất sắt) của máy biến áp phân phối có thể được kiểm tra từ bảng đính kèm và thời gian cấp điện là thời gian chạy thực tế của máy biến áp, được xác định theo các nguyên tắc sau:

(1) Đối với người dùng được cung cấp điện liên tục, cả tháng được tính là 720 giờ.

(2) Vì lý do lưới điện, nguồn điện không liên tục hoặc nguồn điện hạn chế, việc tính toán sẽ dựa trên số giờ cung cấp điện thực tế của trạm biến áp cho người sử dụng và không được coi là khó tính toán và vẫn được tính toán trên cơ sở hoạt động cả tháng. Thời gian nên được trừ khi tính toán tổn thất sắt.

(3) Người dùng được trang bị đồng hồ tích hợp ở phía điện áp thấp của máy biến áp được tính theo thời gian cấp điện tích lũy của đồng hồ tích hợp.

2. Tính toán tổn thất điện năng đồng: khi tỷ lệ tải từ 40% trở xuống, nó được tính bằng 2% lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng (dựa trên chỉ số của đồng hồ đo năng lượng điện). Công thức tính là: Điện năng thất thoát đồng (kWh) = Lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng (kWh) × 2%

Do tổn thất đồng liên quan đến dòng tải (điện), khi tốc độ tải trung bình hàng tháng của máy biến áp phân phối vượt quá 40%, nên tính công suất tổn thất đồng ở mức 3% điện năng tiêu thụ hàng tháng. Mức tiêu thụ điện năng hàng tháng khi tỷ lệ tải là 40% có thể được kiểm tra từ bảng đính kèm. Công thức tính tốc độ tải là: tốc độ tải = công suất sao chép/S. T． co ￠

Trong công thức: S - công suất định mức của máy biến áp phân phối (kVA); T - thời gian dương lịch cả tháng, lấy 720 giờ; COS￠ - hệ số công suất, lấy 0,80.

Tổn thất biến đổi của máy biến áp điện có thể được chia thành tổn thất đồng và tổn thất sắt. Tổn thất đồng nói chung là 0,5%. Mất sắt nói chung là 5 ~ 7%. Tổn thất thay đổi của máy biến áp kiểu khô nhỏ hơn so với kiểu xâm nhập dầu. Tổng tổn thất: 0,5+6=6,5 Cách tính: 1000KVA×6,5%=65KVA

65KVA × 24 giờ × 365 ngày = 569400KWT (độ)

Bảng tên trên máy biến áp có dữ liệu cụ thể.

Tổn hao không tải máy biến áp

Tổn thất không tải đề cập đến công suất được máy biến áp hấp thụ khi phía thứ cấp của máy biến áp hở mạch và điện áp sóng hình sin của phía sơ cấp bằng với điện áp định mức. Nói chung, chỉ chú ý đến tần số định mức và điện áp định mức, nhưng đôi khi điện áp khai thác và dạng sóng điện áp, độ chính xác của hệ thống đo lường, dụng cụ kiểm tra và thiết bị kiểm tra không được chú ý. Giá trị tính toán, giá trị tiêu chuẩn, giá trị đo được và giá trị đảm bảo của tổn thất lại bị nhầm lẫn.

Nếu điện áp được thêm vào phía sơ cấp và có một vòi, nếu máy biến áp được điều chỉnh điện áp từ thông không đổi, thì điện áp đặt phải là điện áp vòi của vị trí vòi tương ứng với nguồn điện. Trong trường hợp điều chỉnh điện áp từ thông thay đổi, do tổn thất không tải ở mỗi vị trí vòi là khác nhau, nên phải chọn vị trí vòi chính xác theo yêu cầu kỹ thuật và phải áp dụng điện áp định mức đã chỉ định, bởi vì trong quá trình từ thông thay đổi điều chỉnh điện áp, Phía sơ cấp luôn đặt một điện áp cho mỗi vị trí vòi.

Nói chung, dạng sóng của điện áp đặt vào phải xấp xỉ hình sin. Do đó, một là sử dụng máy phân tích sóng hài để đo các thành phần sóng hài có trong dạng sóng điện áp, hai là sử dụng một phương pháp đơn giản để đo điện áp bằng vôn kế trung bình, nhưng thang đo là vôn kế có giá trị hiệu dụng và so sánh nó với cách đọc giá trị hiệu dụng của vôn kế, khi chênh lệch giữa hai giá trị này lớn hơn 3%, điều đó có nghĩa là dạng sóng điện áp không phải là sóng hình sin và tổn thất không tải đo được sẽ không hợp lệ theo yêu cầu của tiêu chuẩn mới.

Đối với hệ thống đo lường, cần chọn dây chuyền đo kiểm phù hợp, chọn thiết bị, dụng cụ đo kiểm phù hợp. Do sự phát triển của các vật liệu thấm từ tính, công suất bị mất trên mỗi kilogam đã giảm đi rất nhiều. Các nhà sản xuất sử dụng các tấm thép silic định hướng hạt có độ thẩm thấu cao chất lượng cao hoặc thậm chí là các hợp kim vô định hình làm vật liệu thấm từ tính. Không có lỗ trên đường may và toàn bộ độ dốc, và công nghệ không xếp chồng ách sắt được áp dụng trong quy trình. Các nhà sản xuất đang phát triển các máy biến áp có tổn thất thấp, đặc biệt là tổn thất không tải đã giảm đi rất nhiều. Do đó, những yêu cầu mới được đặt ra đối với hệ thống đo lường. Công suất không đổi và tổn thất không tải giảm có nghĩa là hệ số công suất của máy biến áp giảm khi không tải. Hệ số công suất nhỏ đòi hỏi nhà sản xuất phải thay đổi, biến đổi hệ thống đo lường. Nên sử dụng phương pháp ba oát kế để đo, chọn máy biến áp loại 0,05-0,1 và chọn oát kế có hệ số công suất thấp. Chỉ bằng cách này, độ chính xác của phép đo mới có thể được đảm bảo. Khi hệ số công suất là 0,01, độ lệch pha của máy biến áp sẽ gây ra sai số công suất là 2,9% khi độ lệch pha là 1 phút. Do đó, cần phải chọn chính xác tỷ số dòng điện và tỷ số điện áp của máy biến dòng và máy biến điện áp trong quá trình đo thực tế. Khi dòng điện thực tế nhỏ hơn nhiều so với dòng điện được kết nối với máy biến dòng, thì độ lệch pha và sai số dòng điện của máy biến dòng càng lớn, điều này sẽ dẫn đến sai số lớn hơn trong kết quả đo thực tế. Do đó, dòng điện do máy biến áp rút ra phải gần với giá trị định mức của máy biến dòng. hiện hành.

Ngoài ra, trong thiết kế, theo quy trình quy định, tổn thất không tải được tính bằng cách tham khảo tổn thất đơn vị và hệ số quá trình của tấm thép silic được chọn thường được gọi là giá trị tính toán. Giá trị này nên được so sánh với giá trị tiêu chuẩn quy định trong tiêu chuẩn hoặc với giá trị tiêu chuẩn hoặc giá trị đảm bảo quy định trong hợp đồng. Giá trị tính toán phải nhỏ hơn giá trị tiêu chuẩn hoặc giá trị đảm bảo và không có chỗ để tính toán, đặc biệt là đối với máy biến áp sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, giá trị được tính toán chỉ có giá trị đối với nhà thiết kế hoặc bộ phận thiết kế và không có hiệu lực pháp lý. Giá trị tính toán không thể được sử dụng để đánh giá mức độ mất mát của sản phẩm. Giá trị tiêu chuẩn quy định trong tiêu chuẩn hoặc giá trị bảo đảm quy định trong hợp đồng có hiệu lực pháp luật. Sản phẩm vượt quá giá trị tiêu chuẩn cộng với độ lệch cho phép, hoặc giá trị đảm bảo (giá trị đảm bảo bằng giá trị tiêu chuẩn cộng với độ lệch cho phép) là sản phẩm không đạt chất lượng. Nếu có hệ thống đánh giá tổn thất, thông thường sẽ chỉ ra trong hợp đồng, đặc biệt đối với hàng xuất khẩu, nếu giá trị tổn thất vượt quá giá trị quy định sẽ bị phạt, mức phạt tổn thất không tải là cao nhất. Để biết các giá trị đánh giá tổn thất của các nước Châu Âu, vui lòng tham khảo số thứ 11 của tạp chí "Transformer" năm 1994. Hàng ngàn đô la tiền phạt cho mỗi kilowatt. Đây là hiệu lực pháp lý và gắn trực tiếp với lợi ích kinh tế.

Khái niệm về giá trị đo cũng phải được hiểu chính xác, đọc đồng hồ đo lẫn nhau (hoặc đọc bộ biến đổi điện) hoặc giá trị đo phải được chuyển đổi sang điều kiện định mức và phải có đủ độ chính xác. Đối với giá trị đo được của tổn thất không tải, chủ yếu là dạng sóng điện áp của nguồn điện phải là sóng hình sin và sự khác biệt giữa số đọc vôn kế trung bình và số đọc điện áp giá trị hiệu dụng nhỏ hơn 3%.

Tính toán tổn thất không tải, tổn thất có tải và điện áp trở kháng

Tổn thất không tải: Khi cuộn thứ cấp của máy biến áp để hở và cuộn sơ cấp được cấp điện áp định mức dạng sóng hình sin có tần số định mức, công suất tác dụng tiêu thụ được gọi là tổn thất không tải. Thuật toán như sau: tổn thất không tải = hệ số quá trình tổn thất không tải × tổn thất đơn vị × lõi

Tổn thất tải: Khi cuộn thứ cấp của máy biến áp bị ngắn mạch (trạng thái ổn định), công suất tác dụng tiêu thụ khi cuộn sơ cấp chạy qua dòng điện định mức được gọi là tổn thất tải.

Thuật toán như sau: tổn thất tải = tổn thất điện trở của cặp cuộn dây lớn nhất + tổn thất bổ sung

Tổn thất bổ sung = tổn thất dòng điện xoáy quanh dây + tổn thất tuần hoàn của dây song song + tổn thất lạc chỗ + tổn thất dây dẫn

Điện áp trở kháng: Khi ngắn mạch cuộn thứ cấp của máy biến áp (trạng thái ổn định), điện áp được đặt bởi dòng điện định mức chạy qua cuộn sơ cấp được gọi là điện áp trở kháng Uz. Uz thường được biểu thị bằng phần trăm của điện áp định mức, nghĩa là uz=(Uz/U1n)*100%

Biến thế: u=4.44*f*B*At,V

Trong số đó: B—mật độ từ tính trong lõi sắt, TAt—diện tích mặt cắt hiệu quả của lõi sắt, mét vuông

Nó có thể được chuyển đổi thành công thức thường được sử dụng để tính toán thiết kế máy biến áp:

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

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

Nếu bạn đã biết điện áp pha và số vòng dây, thì điện thế vòng dây được tính bằng cách chia điện áp pha cho số vòng dây.

Tổn thất không tải bao gồm tổn thất từ ​​trễ và dòng điện xoáy trong lõi sắt và tổn thất dòng không tải trên điện trở cuộn sơ cấp. Cái trước được gọi là tổn thất sắt và cái sau được gọi là tổn thất đồng. Vì dòng không tải rất nhỏ nên có thể bỏ qua dòng sau, do đó tổn thất không tải về cơ bản là tổn thất sắt.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất không tải và tổn thất sắt của máy biến áp, được biểu thị bằng các công thức toán học. Trong công thức, Pn và Pw—đại diện cho tổn thất trễ và tổn thất dòng điện xoáy kn, kw—hằng số

f - tần số Hertz của điện áp đặt vào máy biến áp

Bm——Mật độ từ thông cực đại Wei/m2 trong lõi sắt

n——Hằng số Steinmetz. Đối với các tấm thép silic thường được sử dụng, khi Bm=(1,0～1,6) Wei/m2, n≈2. Đối với các tấm thép silic định hướng hiện đang được sử dụng, lấy 2,5～3. 5.

Theo phân tích lý thuyết của máy biến áp, giả sử suất điện động cảm ứng sơ cấp là E1 (vôn), thì: E1=KfBm (2)

K là hằng số tỉ lệ, được xác định bởi số vòng dây sơ cấp và diện tích tiết diện của lõi sắt nên tổn hao sắt là:

Vì điện áp rơi trở kháng rò sơ cấp là rất nhỏ, nếu bỏ qua,

E1=U1(4)

Có thể thấy, tổn hao sắt không tải của máy biến áp có mối quan hệ rất lớn với điện áp đặt vào. Nếu điện áp V là một giá trị nào đó thì tổn thất sắt không tải của máy biến áp sẽ không thay đổi (vì f không thay đổi), và do U1=U1N trong vận hành bình thường nên tổn thất không tải còn được gọi là tổn thất không đổi. Nếu điện áp dao động, tổn thất không tải thay đổi. Tổn thất sắt của máy biến áp liên quan đến vật liệu lõi và quy trình sản xuất, không liên quan gì đến tải.

• năm thành lập
  --
• Loại hình kinh doanh
  --
• Quốc gia / Vùng
  --
• Công nghiệp chính
  --
• sản phẩm chính
  --
• Người hợp pháp doanh nghiệp
  --
• Tổng số nhân viên
  --
• Giá trị đầu ra hàng năm
  --
• Thị trường xuất khẩu
  --
• Khách hàng hợp tác
  --