محاسبه تلفات ترانسفورماتور: راهنمای عملی و انسانی-راهنمای دوستانه

بیایید واقعی باشیم-ترانسفورماتورها به طور جادویی تمام توان ورودی را به خروجی مفید تبدیل نمی‌کنند. مطمئناً آنها بسیار کارآمد هستند، اما همیشه مقداری انرژی وجود دارد که "خیسانده" می شود و به گرما تبدیل می شود. این گرما عمدتاً از دو سطل بزرگ از دست دادن می آید:

تلفات هسته ای (تلفات آهن)

تلفات مس (تلفات سیم پیچ)

اگر این ضررها را درک کنید، می توانید خیلی بهتر عمل کنیدبهره وری, طراحی حرارتی، وهزینه های جاری. و صادقانه بگویم، تلفات ترانسفورماتور فقط یک چیز تئوری نیست-این تلفات مستقیماً بر میزان پرداخت شما و مدت زمان سالم ماندن تجهیزات تأثیر می گذارد.

تلفات اصلی (بدون-تلفات بار)

تلفات هسته بیشتر وجود دارد حتی زمانی که ترانسفورماتور بار زیادی نداشته باشد. به همین دلیل است که آنها اغلب نامیده می شوندبدون -تلفات بار-آنها می مانندنسبتا ثابتبا بار

تلفات اصلی معمولاً عبارتند از:

از دست دادن هیسترزیس: انرژی مورد استفاده برای چرخاندن نواحی مغناطیسی به اطراف در مواد هسته

از دست دادن جریان گردابی: جریان های القا شده در لمینیت ها که به گرما نیز تبدیل می شوند

زیان های اصلی چگونه اندازه گیری می شوند؟

آنها با استفاده از اندازه گیری می شوندتست مدار باز (OC):

ولتاژ نامی به اولیه اعمال می شود

ثانویه باقی مانده استباز-مدار

خواندن وات متر به شما تلفات هسته را می دهد که معمولاً به صورت نوشته می شود

روابط هسته ای تقریبی-زیان

مهندسان اغلب از فرمول های ساده شده ای مانند این استفاده می کنند (برای درک روندها خوب است، اگرچه ترانسفورماتورهای واقعی هرگز "عالی" نیستند):

کجا:

تلفات مس (تلفات بار)

تلفات مس به این دلیل اتفاق می افتد که جریان از سیم پیچ ها عبور می کند. و هر زمان که جریان از مقاومت عبور کند، گرمایش-کلاسیک است.

نکته کلیدی:تلفات مس با مجذور جریان بار افزایش می یابد، به این معنی که وقتی ترانسفورماتور به شدت بارگذاری می شود، می توانند به سرعت بالا بیایند.

تلفات مس چگونه اندازه گیری می شود؟

آنها با استفاده ازتست اتصال کوتاه (SC).:

یک سیم پیچ کوتاه شده است

ولتاژ به تدریج به سیم پیچ دیگر اعمال می شود تا زمانی که جریان نامی به گردش درآید

قرائت وات متر استاز دست دادن مس بار{{0} کامل، اغلب نامیده می شود

از دست دادن مس در هر سطح بار

اگر جریان بار باشدو جریان نامی است، سپس:

بنابراین بله-اگر ترانسفورماتور را تا 50% بارگذاری کنید، تلفات مس به نصف نمی رسد. آنها به حدود یک چهارم کاهش می یابند. این اثر "مربع" است که کار خود را انجام می دهد.

راندمان ترانسفورماتور به شما می گوید که در مقایسه با آنچه که خرج می کنید از جمله تلفات، چقدر انرژی مفید دریافت می کنید:

یک راه عملی تر (با استفاده از kVA، PF، و کسر بار)

در محاسبات دنیای واقعی، استفاده از رتبه بندی kVA و ضریب توان (PF) معمول است. یک شکل عملی این است:

چه زمانی بازده به اوج می رسد؟

اوج بازده معمولا زمانی اتفاق می افتد که:

و در بسیاری از ترانسفورماتورهای توزیع، آن "نقطه شیرین" اغلب در اطراف فرود می آید50 تا 70 درصد بار کامل. (قانون طبیعت نیست، اما یک الگوی رایج است.)

فرض کنید یک داریم500 کیلو ولت آمپر, 11 کیلو ولت / 415 ولتترانسفورماتور توزیع با داده های تست سازنده:

از دست دادن مس در یک بار معین

اگر بار باشد، سپس:

به عنوان مثال، در بار 50٪:

این تقریباً به تلفات هسته (1.8 کیلووات) نزدیک است، که توضیح می دهد که چرا راندمان اغلب در آن سطح بارگذاری بالاتر است.

تلفات و کارایی در بارهای مختلف (Unity PF)

(استفاده از unity PF مانند مثال اصلی شما.)

زیان‌ها فقط «اتفاق نمی‌افتند»- بلکه تحت تأثیر مجموعه‌ای از جزئیات طراحی و عملیاتی هستند، مانند:

مواد اصلی
مواد بهتر (مانند فولاد سیلیکونی درجه بالا یا آلیاژهای آمورف{0}) معمولا پسماند را کاهش می‌دهند.

چگالی شار طراحی
پایین تربه تلفات هسته کمک می کند-اما ممکن است به اندازه هسته بیشتری نیاز داشته باشد.

مقاومت سیم پیچ
هادی های ضخیم تر/مقاومت کمتر به طور کلی تلفات مس را کاهش می دهد.

دما
مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد، بنابراین تلفات مس نیز افزایش می یابد. (اغلب به یک استاندارد، مانند 75 درجه، بسته به قراردادهای IEC/IEEE اصلاح می شود.)

هارمونیک در بار
بارهای غیر خطی می‌توانند جریان‌های گردابی اضافی و تلفات سرگردان اضافه کنند-بنابراین "تلفات واقعی" می‌تواند بدتر از آن چیزی باشد که با یک بار سینوسی تمیز و تمیز انتظار دارید.

انواع / اندازه های مختلف ترانسفورماتور تمایل به تقسیم تلفات متفاوت دارند. یک راهنمای تقریبی رایج این است:

ترانسفورماتورهای توزیع کوچکتر: تلفات هسته ممکن است ~25-40٪، مس ~60-75٪ باشد

ترانسفورماتورهای قدرت (بزرگتر).: تلفات هسته ~30-50٪، مس ~50-70٪

باز هم بر اساس طراحی متفاوت است-اما تصویر ذهنی مفیدی است.

اگر تلفات ترانسفورماتور را دقیق محاسبه کنید، می توانید تصمیمات هوشمندانه تری در مورد موارد زیر بگیرید:

نحوه اندازه گیری ترانسفورماتور

چگونه آن را به طور موثر بارگیری کنیم،

و چگونه برای تعمیر و نگهداری برنامه ریزی کنید قبل از اینکه همه چیز گران شود.

آزمایش‌های OC و SC داده‌های واقعی-جهانی را ارائه می‌دهند، اما مهندسی ترانسفورماتور مدرن اغلب فراتر از آن است-با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزا محدود برای تخمین مواردی مانند تلفات سرگردان و دمای نقطه داغ- (جایی که خطرات خرابی پنهان می‌شوند).

با افزایش قیمت برق و الزامات کارآیی قوی‌تر در سراسر جهان (به ابتکارات{0}}به سبک DOE/EU فکر کنید)، به حداقل رساندن تلفات دیگر فقط "خوبی" نیست-بلکه یک اولویت واقعی اقتصادی و زیست‌محیطی است.

خط پایین:همیشه داده های پلاک نام را بررسی کنید و از استانداردهایی مانندIEC 60076زمانی که به مقادیر زیان تایید شده نیاز دارید.

اکنون تماس بگیرید