محاسبه تلفات توان ترانسفورماتورهای پست یک جنبه حیاتی در مدیریت سیستم قدرت است. به عنوان تامین کنندهترانسفورماتورهای پست، ما اهمیت محاسبات دقیق تلفات توان را هم برای بازده ترانسفورماتورها و هم برای شبکه برق کلی درک می کنیم. در این وبلاگ به بررسی روش ها و عوامل دخیل در محاسبه این ضررها می پردازیم.
انواع تلفات برق در ترانسفورماتورهای پست
دو نوع اصلی تلفات برق در ترانسفورماتورهای پست وجود دارد: تلفات بدون بار و تلفات بار.
خیر - تلفات بار
تلفات بدون بار، که به عنوان تلفات هسته نیز شناخته می شود، حتی زمانی رخ می دهد که ترانسفورماتور هیچ باری را تامین نمی کند. این تلفات در درجه اول به دلیل مغناطیس شدن و مغناطیس زدایی هسته ترانسفورماتور است. هسته از مواد فرومغناطیسی ساخته شده است و هنگامی که یک میدان مغناطیسی متناوب اعمال می شود، پسماند و جریان های گردابی ایجاد می شود.
از دست دادن هیسترزیس انرژی است که به عنوان گرما تلف می شود زمانی که حوزه های مغناطیسی در ماده هسته به طور مکرر مجدداً همسو می شوند. این بستگی به خواص مواد هسته، حداکثر چگالی شار و فرکانس جریان متناوب دارد. از طرف دیگر، از دست دادن جریان گردابی به دلیل جریان های القایی در هسته به دلیل تغییر میدان مغناطیسی ایجاد می شود. این جریان ها در مسیرهای دایره ای درون هسته جریان دارند و منجر به اتلاف گرما می شوند.
فرمول محاسبه تلفات بدون بار ($P_{0}$) به شرح زیر است:
$P_{0}=P_{h}+P_{e}$
که در آن $P_{h}$ تلفات هیسترزیس و $P_{e}$ تلفات جریان گردابی است.
با استفاده از فرمول Steinmetz می توان افت هیسترزیس را تخمین زد:
$P_{h}=k_{h}fB_{m}^{n}V$
که در آن $k_{h}$ ثابت پسماند است، $f$ فرکانس عرضه، $B_{m}$ حداکثر چگالی شار در هسته، $n$ توان Steinmetz است (معمولا بین 1.5 تا 2.5)، و $V$ حجم هسته است.
تلفات جریان گردابی را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
$P_{e}=k_{e}f^{2}B_{m}^{2}t^{2}V$
جایی که $k_{e}$ ثابت جریان گردابی است، $t$ ضخامت لایههای هسته است.
تلفات بار
تلفات بار که تلفات مس نیز نامیده می شود، زمانی رخ می دهد که ترانسفورماتور بار را تامین کند. این تلفات ناشی از مقاومت سیم پیچ های ترانسفورماتور است. وقتی جریان از سیم پیچ ها عبور می کند، طبق قانون ژول، نیرو به صورت گرما تلف می شود.
فرمول محاسبه تلفات بار ($P_{L}$) در بار فعلی $I$ به صورت زیر است:
$P_{L}=I^{2}R$
که در آن $R$ مقاومت سیم پیچ ها است. با این حال، در عمل، تلفات بار معمولاً با جریان نامی ($I_{r}$) اندازهگیری میشوند و به عنوان مقدار تلفات بار نامی ($P_{rL}$) داده میشوند. برای محاسبه تلفات بار در ضریب بار متفاوت ($\lambda$)، می توان از فرمول زیر استفاده کرد:
$P_{L}=\lambda^{2}P_{rL}$
جایی که $\lambda=\frac{I}{I_{r}}$ ضریب بار است.
عوامل موثر بر تلفات برق
دما
مقاومت سیم پیچ های ترانسفورماتور به دما بستگی دارد. با افزایش دما، مقاومت سیم پیچ ها نیز افزایش می یابد که منجر به تلفات بار بیشتر می شود. بنابراین، اندازه گیری دقیق دما و جبران برای محاسبات دقیق تلفات توان ضروری است.
فرکانس
فرکانس عرضه بر روی تلفات بدون بار و بار تأثیر می گذارد. فرکانسهای بالاتر عموماً منجر به افزایش هیسترزیس و تلفات جریان گردابی در هسته میشوند. علاوه بر این، امپدانس سیمپیچها نیز با فرکانس تغییر میکند که میتواند بر جریان بار و در نتیجه تلفات بار تأثیر بگذارد.
ضریب بار
همانطور که قبلا ذکر شد، تلفات بار متناسب با مجذور ضریب بار است. ترانسفورماتورهایی که با ضریب بار بالا کار می کنند در مقایسه با ترانسفورماتورهایی که با ضریب بار کم کار می کنند تلفات بار بیشتری خواهند داشت. بنابراین، بهینه سازی توزیع بار روی ترانسفورماتورها می تواند به کاهش تلفات کلی توان کمک کند.
روش محاسبه
برای محاسبه تلفات کل توان ($P_{total}$) ترانسفورماتور پست، به سادگی تلفات بدون بار و تلفات بار را اضافه می کنیم:
$P_{total}=P_{0}+P_{L}$
در اینجا یک روش گام به گام برای محاسبه تلفات توان آورده شده است:
- تلفات بدون بار را تعیین کنید: مقدار تلفات بدون بار را از برگه اطلاعات سازنده ترانسفورماتور دریافت کنید یا با استفاده از تجهیزات تست مناسب اندازه گیری کنید.
- تلفات بار نامی را تعیین کنید: مشابه تلفات بدون بار، تلفات بار نامی را می توان از برگه داده به دست آورد یا اندازه گیری کرد.
- ضریب بار را محاسبه کنید: جریان بار واقعی را اندازه بگیرید و آن را بر جریان نامی تقسیم کنید تا ضریب بار را بدست آورید.
- تلفات بار را محاسبه کنید: از فرمول $P_{L}=\lambda^{2}P_{rL}$ برای محاسبه تلفات بار در ضریب بار فعلی استفاده کنید.
- مجموع تلفات توان را محاسبه کنید: تلفات بدون بار و تلفات بار را اضافه کنید تا مجموع تلفات توان را بدست آورید.
اهمیت محاسبه دقیق تلفات برق
محاسبه دقیق تلفات توان به دلایل مختلفی ضروری است. در مرحله اول، به ارزیابی کارایی ترانسفورماتور کمک می کند. با دانستن تلفات توان، می توان بازده ترانسفورماتور را با استفاده از فرمول محاسبه کرد:
$\eta=\frac{P_{out}}{P_{in}}\times100%=\frac{P_{in}-P_{total}}{P_{in}}\times100%$
که در آن $P_{out}$ توان خروجی و $P_{in}$ قدرت ورودی است.
ثانیاً، محاسبه تلفات توان به دلایل اقتصادی مهم است. تلفات توان بالا به معنای هدر رفتن انرژی بیشتر است که به هزینه های عملیاتی بالاتر تبدیل می شود. با محاسبه دقیق تلفات می توان فرصت هایی را برای کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی در هزینه شناسایی کرد.
در نهایت، محاسبه تلفات توان برای طراحی و برنامه ریزی سیستم های قدرت بسیار مهم است. این به تعیین اندازه و رتبه مناسب ترانسفورماتورها و همچنین بهینه سازی توزیع بار روی ترانسفورماتورها برای به حداقل رساندن تلفات کلی کمک می کند.
پیشنهادات ما به عنوان تامین کننده ترانسفورماتور پست
به عنوان تامین کننده پیشرو ازترانسفورماتورهای پست، ما طیف گسترده ای از ترانسفورماتورهای با کیفیت بالا را ارائه می دهیم، از جملهترانسفورماتور نصب شده روی لغزشو آنهایی که از ما هستندترانسفورماتور نصب شده روی لغزشخط تولید ترانسفورماتورهای ما با فناوری پیشرفته طراحی شده اند تا تلفات برق را به حداقل برسانند و کارایی را بهبود بخشند.
ما مشخصات فنی دقیقی را برای تمام ترانسفورماتورهای خود ارائه می دهیم، از جمله تلفات بدون بار و بار نامی. تیم کارشناسان ما همچنین می توانند به شما در محاسبه تلفات برق ترانسفورماتورهای ما در شرایط کاری مختلف کمک کنند. چه به دنبال ترانسفورماتور برای یک پست کوچک یا یک پروژه شبکه برق در مقیاس بزرگ باشید، ما راه حل مناسبی برای شما داریم.
اگر به ترانسفورماتورهای پست ما علاقه مند هستید یا به اطلاعات بیشتری در مورد محاسبات تلفات برق نیاز دارید، توصیه می کنیم برای تهیه و بحث بیشتر با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین محصولات و خدمات را برای رفع نیازهای برق شما به شما ارائه دهیم.
مراجع
- سیستم های قدرت الکتریکی: تجزیه و تحلیل و کنترل توسط A. Gómez - Expósito، C. Canizares، و JR Martí.
- تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم قدرت توسط J. Duncan Glover، Mulukutla S. Sarma و Thomas J. Overbye.
- مهندسی ترانسفورماتور: طراحی، فناوری و تشخیص توسط GK Dubey.