Израчунавање губитака трансформатора: практичан,{0}}пријатељски водич за људе

Будимо реални-трансформатори не претварају магично сву улазну снагу у користан излаз. Они су прилично ефикасни, наравно, али увек постоји енергија која се "упија" и претвара у топлоту. Та топлота углавном долази од две велике канте губитка:

Губици језгре (губици гвожђа)

Губици бакра (губици у намотајима)

Ако разумете ове губитке, са њима можете много бољеефикасност, термички дизајн, итекући трошкови. И искрено, губици трансформатора нису само теоретска ствар-ти губици директно утичу на то колико плаћате и колико дуго опрема остаје здрава.

Губици у језгру (без-губитака при оптерећењу)

Губици у језгру су углавном присутни чак и када трансформатор није јако оптерећен. Зато их често зовубез-губитака оптерећења-они остајуприлично константанса оптерећењем.

Основни губици обично укључују:

Губитак хистерезе: енергија која се користи за стално окретање магнетних домена у материјалу језгра

Губитак вртложне струје: струје индуковане у ламинатима, које такође прелазе у топлоту

Како се мере губици у језгру?

Мере се помоћуТест отвореног кола (ОЦ).:

Називни напон се примењује на примар

Секундарни је остављенотворено{0}}укључено

Очитавање ватметра вам даје губитак језгре, обично написан као

Приближни{0}}односи са губитком

Инжењери често користе поједностављене формуле попут ових (добро за разумевање трендова, иако прави трансформатори никада нису „савршени“):

где:

Губици бакра (губици оптерећења)

Губици бакра настају јер струја тече кроз намотаје. И кад год струја тече кроз отпор, добијате-класично грејање.

Кључна тачка:губици бакра расту са квадратом струје оптерећења, што значи да се могу брзо повећати када је трансформатор јаче оптерећен.

Како се мере губици бакра?

Пронађени су помоћуТест кратког споја (СЦ).:

Један намотај је кратко спојен

Напон се постепено примењује на други намотај док називна струја не циркулише

Очитавање ватметра јегубитак бакра при пуном-оптерећењу, често називан

Губитак бакра на било ком нивоу оптерећења

Ако је струја оптерећењаа називна струја је​, онда:

Дакле, да-ако оптеретите трансформатор до 50%, губици бакра се не преполовавају; падају на око четвртину. То је ефекат "квадрата" који ради своје.

Ефикасност трансформатора вам говори колико корисне снаге заправо добијате, у поређењу са оним што трошите укључујући губитке:

Практичнији начин (користећи кВА, ПФ и удио оптерећења)

У стварним-прорачунима, уобичајено је да се користе кВА оцена и фактор снаге (ПФ). Један практични облик је:

Када ефикасност достиже врхунац?

Врхунска ефикасност се обично дешава када:

И у многим дистрибутивним трансформаторима, та „слатка тачка“ често слети50–70% пуног оптерећења. (Није закон природе, али је уобичајен образац.)

Рецимо да имамо а500 кВА, 11 кВ/415 Вдистрибутивни трансформатор са тестним подацима произвођача:

Губитак бакра при датом оптерећењу

Ако је оптерећење, онда:

На пример, при 50% оптерећења:

То је прилично близу губитку у језгру (1,8 кВ), што објашњава зашто је ефикасност често највећа око тог нивоа оптерећења.

Губици и ефикасност при различитим оптерећењима (Унити ПФ)

(Користећи јединство ПФ као у вашем оригиналном примеру.)

Губици се не „дешавају“-на њих утиче гомила детаља дизајна и рада, као што су:

Основни материјал
Бољи материјали (као -силицијумски челик или аморфне легуре) обично смањују хистерезу.

Пројектована густина флукса
Нижепомаже губитке језгра-али може захтевати већу величину језгра.

Отпор намотаја
Дебљи проводници / мањи отпор генерално смањују губитке бакра.

Температура
Отпор расте са температуром, тако да расту и губици бакра. (Често се коригује на стандард, као што је 75 степени, у зависности од ИЕЦ/ИЕЕЕ конвенција.)

Хармоници у оптерећењу
Не-линеарна оптерећења могу да додају додатне вртложне струје и лутајуће губитке-тако да „стварни губитак“ може бити гори од онога што бисте очекивали са лепим чистим синусоидним оптерећењем.

Различити типови/величине трансформатора имају тенденцију да различито деле губитке. Уобичајени груби водич је:

Мањи разводни трансформатори: губитак језгра може бити ~25–40%, бакар ~60–75%

Енергетски (већи) трансформатори: губитак језгра ~30–50%, бакар ~50–70%

Опет, разликује се у зависности од дизајна-али је то корисна ментална слика.

Ако тачно израчунате губитке трансформатора, можете доносити паметније одлуке о:

како одредити величину трансформатора,

како га ефикасно учитати,

и како планирати одржавање пре него што ствари постану скупе.

ОЦ и СЦ тестови дају солидне податке из стварног-света, али модерно инжењерство трансформатора често иде даље од тога-користећи анализу коначних елемената за процену ствари као што су залутали губици и температуре врућих-тачака (где се ризик од отказа обично крије).

Са растућим ценама електричне енергије и јачим захтевима за ефикасношћу широм света (мислите на иницијативе у стилу ДОЕ/ЕУ{0}}), минимизирање губитака више није само „лепо имати“-већ је прави економски и еколошки приоритет.

Закључак:увек проверавајте податке на натписној плочици и пратите стандарде као што суИЕЦ 60076када су вам потребне оверене вредности губитака.

Контактирајте сада