Mengira Kerugian Transformer: Panduan Praktikal,{0}}Mesra Manusia

Jadilah transformer-sebenarnya tidak secara ajaib menukar semua kuasa input kepada output yang berguna. Mereka cukup cekap, sudah tentu, tetapi sentiasa ada tenaga yang "direndam" dan bertukar menjadi haba. Haba itu terutamanya datang daripada dua baldi besar kerugian:

Kehilangan teras (kehilangan besi)

Kehilangan kuprum (kehilangan penggulungan)

Jika anda memahami kerugian ini, anda boleh melakukan lebih baik dengannyakecekapan, reka bentuk terma, dankos berjalan. Dan secara jujurnya, kerugian transformer bukan sekadar perkara teori-kerugian tersebut secara langsung mempengaruhi jumlah yang anda bayar dan tempoh masa peralatan kekal sihat.

Kerugian Teras (Tiada-Kerugian Beban)

Kerugian teras kebanyakannya ada walaupun pengubah tidak dimuatkan dengan berat. Itulah sebabnya mereka sering dipanggiltiada-kehilangan beban-mereka kekalagak malardengan beban.

Kerugian teras biasanya termasuk:

Kehilangan histerisis: tenaga yang digunakan untuk terus membalikkan domain magnetik dalam bahan teras

Kerugian semasa pusar: arus teraruh dalam laminasi, yang juga bertukar menjadi haba

Bagaimanakah kerugian teras diukur?

Mereka diukur menggunakanUjian Litar Terbuka (OC).:

Voltan terkadar digunakan pada primer

Yang menengah ditinggalkanterbuka-litar

Bacaan wattmeter memberikan anda kehilangan teras, biasanya ditulis sebagai

Anggaran teras-hubungan kehilangan

Jurutera sering menggunakan formula mudah seperti ini (baik untuk memahami arah aliran, walaupun pengubah sebenar tidak pernah "sempurna"):

di mana:

Kehilangan Kuprum (Kehilangan Beban)

Kehilangan kuprum berlaku kerana arus mengalir melalui belitan. Dan apabila arus mengalir melalui rintangan, anda mendapat pemanasan-klasik.

Perkara utama:kehilangan kuprum berkembang dengan kuasa dua arus beban, yang bermaksud mereka boleh naik dengan pantas apabila pengubah dimuatkan dengan lebih berat.

Bagaimanakah kerugian tembaga diukur?

Mereka didapati menggunakanUjian Litar Pendek (SC).:

Satu belitan dipendekkan

Voltan digunakan secara beransur-ansur pada belitan lain sehingga arus terkadar beredar

Bacaan wattmeter ialahpenuh-kehilangan kuprum beban, sering dipanggil

Kehilangan kuprum pada sebarang tahap beban

Jika arus beban adalahdan arus undian ialah, maka:

Jadi ya-jika anda memuatkan pengubah kepada 50%, kehilangan kuprum tidak berkurangan; mereka turun kepada kira-kira satu perempat. Itulah kesan "persegi" melakukan perkara itu.

Kecekapan pengubah memberitahu anda berapa banyak kuasa berguna yang sebenarnya anda keluarkan, berbanding dengan amaun yang anda belanjakan termasuk kerugian:

Cara yang lebih praktikal (menggunakan kVA, PF, dan pecahan beban)

Dalam-pengiraan dunia sebenar, adalah perkara biasa untuk menggunakan penarafan kVA dan faktor kuasa (PF). Satu bentuk praktikal ialah:

Bilakah kecekapan memuncak?

Kecekapan puncak biasanya berlaku apabila:

Dan dalam kebanyakan transformer pengedaran, "sweet spot" itu sering mendarat50–70% daripada beban penuh. (Bukan undang-undang alam, tetapi ia adalah corak biasa.)

Katakan kita mempunyai a500 kVA, 11 kV/415 Vpengubah pengedaran dengan data ujian pengilang:

Kehilangan kuprum pada beban tertentu

Jika beban adalah, maka:

Sebagai contoh, pada beban 50%:

Itu agak hampir dengan kehilangan teras (1.8 kW), yang menerangkan mengapa kecekapan selalunya paling tinggi di sekitar tahap pemuatan itu.

Kerugian dan Kecekapan pada beban yang berbeza (Unity PF)

(Menggunakan unity PF seperti dalam contoh asal anda.)

Kerugian bukan sahaja "berlaku"-malah ia dipengaruhi oleh sekumpulan butiran reka bentuk dan pengendalian, seperti:

Bahan teras
Bahan yang lebih baik (seperti-gred tinggi keluli silikon atau aloi amorf) biasanya mengurangkan histerisis.

Ketumpatan fluks reka bentuk
Lebih rendahmembantu kerugian teras-tetapi ia mungkin memerlukan lebih banyak saiz teras.

Rintangan belitan
Konduktor yang lebih tebal / rintangan yang lebih rendah secara amnya mengurangkan kehilangan kuprum.

Suhu
Rintangan meningkat dengan suhu, jadi kehilangan tembaga juga meningkat. (Selalunya diperbetulkan kepada standard, seperti 75 darjah , bergantung pada konvensyen IEC/IEEE.)

Harmonik dalam beban
Beban bukan{0}}linear boleh menambah arus pusar tambahan dan kehilangan sesat-jadi "kehilangan sebenar" boleh menjadi lebih teruk daripada apa yang anda jangkakan dengan beban sinusoidal bersih yang bagus.

Jenis/saiz transformer yang berbeza cenderung membahagikan kerugian secara berbeza. Panduan kasar yang biasa ialah:

Transformer pengedaran yang lebih kecil: kehilangan teras mungkin ~25–40%, tembaga ~60–75%

Transformer kuasa (lebih besar).: kehilangan teras ~30–50%, kuprum ~50–70%

Sekali lagi, ia berbeza mengikut reka bentuk-tetapi ia adalah gambaran mental yang berguna.

Jika anda mengira kerugian pengubah dengan tepat, anda boleh membuat keputusan yang lebih bijak tentang:

bagaimana untuk saiz transformer,

cara memuatkannya dengan cekap,

dan cara merancang penyelenggaraan sebelum perkara menjadi mahal.

Ujian OC dan SC memberikan data dunia-sebenar yang kukuh, tetapi kejuruteraan pengubah moden selalunya melampaui itu-menggunakan analisis unsur terhingga untuk menganggarkan perkara seperti kehilangan sesat dan-suhu titik panas (di mana risiko kegagalan cenderung bersembunyi).

Dengan kenaikan harga elektrik dan keperluan kecekapan yang lebih kukuh di seluruh dunia (fikirkan inisiatif gaya DOE/EU-), meminimumkan kerugian bukan sekadar "senang untuk dimiliki" lagi-ia adalah keutamaan ekonomi dan alam sekitar yang sebenar.

Garis bawah:sentiasa semak data papan nama dan ikut piawaian sepertiIEC 60076apabila anda memerlukan nilai kerugian yang diperakui.

Hubungi sekarang