Al diseñar transformadores, el parámetro principal es su potencia. Es esto lo que determina las dimensiones del transformador. En este caso, el principal factor determinante será potencia total, dado a la carga:
Para transformador con un gran número de los devanados secundarios, la potencia total se puede determinar sumando las potencias consumidas por las cargas conectadas a todos sus devanados:
(2)Con una carga completamente resistiva (sin componentes inductivos o capacitivos en la corriente), el consumo de energía es activo e igual a la potencia de salida. S 2. Al calcular un transformador. parámetro importante es la potencia típica o nominal del transformador. Además de la potencia total, este parámetro tiene en cuenta la potencia consumida por el transformador desde la red a través del devanado primario. La potencia típica del transformador se calcula de la siguiente manera:
(3)
Determinemos la potencia típica de un transformador con dos devanados. Potencia total del devanado primario. S 1 = Ud. 1 I 1 donde Ud. 1 , I 1 - valores efectivos de tensión y corriente. Es esta potencia la que determina las dimensiones del devanado primario. En este caso, el número de vueltas del devanado primario del transformador depende del voltaje de entrada, la sección transversal del cable que fluye a través de él. corriente máxima(valor efectivo). La potencia total del transformador determina la sección transversal requerida del núcleo s c. Se puede calcular de la siguiente manera:
(4)
El voltaje en el devanado primario del transformador se puede determinar a partir de la expresión Ud. 1 = 4k F W. 1 fsB m, donde s es el área de la sección transversal del núcleo magnético, definida como el producto del ancho del núcleo por su espesor. El área de la sección transversal equivalente del núcleo de un transformador suele ser menor y depende del espesor de las placas o cinta y de la distancia entre ellas, por lo que al calcular un transformador se introduce el factor de llenado del núcleo, que se define como el relación entre el área de la sección transversal equivalente del núcleo magnético y su área geométrica. Su valor suele ser igual a k c = 1...0,5 y depende del espesor de la cinta. Para núcleos extruidos (hechos de ferrita, alsifer o carbonilo) k c = 1. Por lo tanto s = k do s c y la expresión para el voltaje del devanado primario del transformador toma la siguiente forma:
Ud. 1 = 4k F k do W. 1 fs do B m(5)Se puede escribir una expresión similar para el devanado secundario. En un transformador con dos devanados, la potencia del devanado primario y la potencia típica del transformador son iguales. La potencia del devanado primario se puede determinar mediante la siguiente expresión:
Ud. 1 = Ud. 1 I 1 = 4k F k do fs do B metro W. 1 I 1 (6)En este caso, la potencia típica del transformador se calculará mediante la siguiente fórmula:
(7)La relación entre la corriente en el cable devanado y su sección transversal se llama densidad de corriente. En un transformador calculado correctamente, la densidad de corriente en todos los devanados es la misma:
(8) donde s obm1, s obm2 - área de la sección transversal de los conductores devanados.Reemplacemos las corrientes I 1 = js obm1 y I 2 = js intercambio2, entonces la suma entre paréntesis de la expresión (7) se puede escribir de la siguiente manera: W. 1 I 1 + W. 2 I 2 = , j(s obm1 W. 1 + s obm2 W. 2) = js m, donde s m - sección transversal de todos los conductores (cobre) en la ventana del núcleo del transformador. La Figura 1 muestra un diseño de transformador simplificado, donde el área del núcleo es claramente visible. s s, área de la ventana del circuito magnético s ok y el área ocupada por los conductores de los devanados primario y secundario s metro.
Figura 1 Diseño de transformador simplificado
Introduzcamos el coeficiente de llenado de la ventana con cobre. Su valor está dentro k m = 0,15 ... 0,5 y depende del espesor del aislamiento del cable, el diseño del marco de bobinado, el aislamiento entre capas y el método de bobinado del cable. Entonces js metro = jk metro s Bien, la expresión para la potencia típica del transformador se puede escribir de la siguiente manera:
(9)De la expresión (9) se deduce que la potencia típica está determinada por el producto s Con s DE ACUERDO. Cuando el tamaño lineal del transformador aumenta m veces, su volumen (masa) aumentará m³ veces y su potencia aumentará m 4 veces. Por lo tanto, el peso específico y las dimensiones de los transformadores mejoran al aumentar la potencia nominal. Desde este punto de vista, los transformadores de múltiples devanados son preferibles a varios de dos devanados.
Al desarrollar el diseño de transformadores, se intenta aumentar el factor de llenado de la ventana del núcleo con devanados, ya que esto aumenta el valor de la potencia nominal. S tipo. Para lograr este objetivo, se pueden bobinar conductores con sección transversal rectangular. Cabe señalar que en cálculos prácticos la fórmula (9) se transforma a una forma más conveniente.
(10)
Al calcular un transformador para una determinada potencia de carga, con base en la expresión (10), se determina el producto s Con s DE ACUERDO. Luego, utilizando el libro de referencia, se selecciona un tipo y tamaño específico del núcleo magnético del transformador, para el cual este parámetro será mayor o igual al valor calculado. Luego comienzan a calcular el número de vueltas en los devanados primario y secundario. Calcule el diámetro del cable y verifique si los devanados encajan en la ventana del circuito magnético.
Literatura:
Junto con el artículo "Potencia del transformador", lea:
http://sitio/BP/KlassTransf/
http://sitio/BP/SxZamTransf/
Para la elección correcta transformador de cualquier tipo según la potencia de los aparatos eléctricos conectados a él, es necesario conocer varios reglas importantes. Esto se aplica tanto al estudio del material teórico como a la consideración de las condiciones, parámetros y cuellos de botella locales de la red eléctrica local.
De fundamentos teóricos La ingeniería eléctrica sabe que la potencia nominal de cualquier devanado de un transformador simple de dos devanados es la misma y se calcula mediante la fórmula SHOM = U*I (VA), como el producto del voltaje del devanado y la corriente en él. Sin embargo, dicho transformador consta de dos inductores y su potencia nominal total consta de dos componentes: activo y potencia reactiva. Fórmula para calcular la potencia total. S2=P2+Q2, su cuadrado igual a la suma cuadrados de los componentes, generalmente se representan como vectores en un ángulo de 900, la hipotenusa de este triangulo rectángulo es el vector de potencia total. Para facilitar los cálculos, se introdujo un factor de carga. cosφ, Dónde φ - el ángulo entre los vectores de potencia activa y total.
Quizás te preguntes: ¿por qué necesitamos esto? Y todo es extremadamente simple: el transformador se selecciona teniendo en cuenta el calentamiento máximo permitido de los devanados (de lo contrario, el aislamiento envejece rápidamente y todo el transformador falla), y el calentamiento se crea solo mediante el componente activo de potencia, que se puede calcular utilizando la formula P = UIcosφ, ya sabemos que es cosφ, para un transformador se acepta su valor calculado cosφ=0,8. Significado R en vatios (W) es poder total todos los aparatos eléctricos que se supone que deben estar conectados al transformador, ya que, en su inmensa mayoría, son consumidores de carga activa. Pero la potencia total del transformador ( que está escrito en su pasaporte) se define en unidades de voltamperios (VA, kVA) y su relación con potencia activa Los consumidores de producción se pueden determinar mediante la fórmula. S=P/0,8, es decir, debes elegir una potencia de transformador que sea aproximadamente un 20% más de la que pretendes conectarle. Esto es estrictamente teórico, pero eso no es todo.
Para transformadores de baja potencia, también es importante tener en cuenta la disipación interna y externa de campo magnético. También es importante calentarlo en un espacio reducido y en ausencia de refrigeración forzada. El mejor rendimiento a este respecto lo proporciona un transformador toroidal, donde los devanados están enrollados uniformemente a lo largo del núcleo. Los transformadores de varillas y los autotransformadores tienen buena pinta. y uno mas punto importante- ¡Calidad de la electricidad en la red!
Si se compra un transformador para lugares donde a menudo hay una disminución de voltaje, entonces se debe aumentar la reserva de energía, ya que con un voltaje reducido el componente actual de la potencia aumenta, y es esto el que proporciona energía de calentamiento para los devanados. Entonces, basándonos en cálculos teóricos y teniendo en cuenta el estado real de la red eléctrica en la zona donde está instalado el transformador, definitivamente podemos recomendar la compra de un transformador con una reserva de energía del 30% del consumo calculado. Esto le permitirá funcionar durante mucho tiempo y de forma fiable.
quiero traer ejemplo real selección de potencia transformador de potencia en uno de mis proyectos recientemente lanzados. El proyecto fue examinado y recibió un comentario sobre la elección del transformador de potencia; o mejor dicho, era necesario justificar la potencia del transformador de potencia;
Por especificaciones técnicas Se permitieron 180 kW en la tercera categoría de suministro de electricidad. En en esta etapa Hice solo una posición (almacén) con un consumo de energía de 20 kW, las posiciones restantes las diseñaré más adelante.
Naturalmente, elegí el transformador de potencia basándome en una potencia de 180 kW.
Probablemente recuerdes que tengo un artículo:
Hay otro artículo sobre este tema:
Así que asegúrese de revisar lo que escribí antes.
En general, la cuestión es que si eliges un transformador según instrucciones metodológicas, entonces la potencia de un transformador de potencia de 160 kVA nos basta. A esto exactamente se refería el experto. Seleccionado en el proyecto subestación transformadora 250 kVA en carcasa metálica. La opción más barata.
Yo, a mi vez, proporcioné un enlace del TCH 45-4.04-297-2014 cláusula 11.20. Dice que el factor de carga de una subestación de un solo transformador debe ser de 0,9 a 0,95. También dice que la elección del transformador debe hacerse en base caracteristicas tecnicas transformadores de los fabricantes.
Calculemos el factor de carga del transformador.
Kz=Sр/Str
sp– potencia total de diseño, kVA;
paso– potencia del transformador de potencia, kVA.
Sp=P/cos=180/0,8=225kVA.
Tomé el factor de potencia como 0,8.
Kz(250)=225/250=0,9
Kz(160)=225/160=1,4
Ahora imagina que es verano, la temperatura del aire es de 30 grados. ¿Crees que la carcasa metálica se calentará mucho con el sol? En tales condiciones, el aire alrededor del transformador, en mi opinión, también estará a al menos 30 grados, y probablemente más, porque KTP será directamente rayos de sol. No lo confirmaré, estas son sólo mis suposiciones.
La siguiente tabla muestra las normas de las cargas sistemáticas máximas permitidas a una temperatura de 30 grados.
Revisemos un transformador de 160 kVA. Sp=225 kVA - esto no significa que el transformador siempre estará cargado a esta potencia. Sólo se cargará a esta capacidad un par de horas al día. El resto del tiempo estará cargado, digamos el 65% de esto poder de diseño.
225*0,65=146,25kVA.
Entonces K1=146,25/160=0,91, tomemos el valor K1=0,9 – la carga inicial del transformador.
Según la tabla dada y a temperatura. ambiente 30 grados, K1=0,9 un transformador de 160 kVA en modo normal con Sp=225 kVA (Kz=K2=1,4) puede funcionar durante unas...0 horas. En tales condiciones, el factor de carga máximo del transformador es 1,27 durante 0,5 horas.
Por supuesto, también conviene prever una tabla con las normas para las sobrecargas de emergencia permitidas.
Según esta tabla, nuestro transformador puede funcionar durante un poco más de 2 horas.
A pesar de que el transformador es capaz de soportar sobrecargas de emergencia, hay que tener en cuenta que en estos modos el transformador se desgasta mucho y su vida útil se reduce.
Por supuesto, utilizando el diagrama de carga es mucho más fácil seleccionar la potencia del transformador de potencia. En nuestras condiciones de diseño, creo que siempre debe haber un pequeño margen de seguridad del equipo (reserva de energía), a medida que se desarrolla el sistema de energía, aumenta la cantidad de electricidad consumida y cada vez más a menudo uno de los requisitos está escrito en las especificaciones técnicas. : comprobar los transformadores existentes, es decir Muchas subestaciones están al máximo y esto puede ser un problema para las empresas más pequeñas.
Conclusión: un transformador de 160 kVA no podrá funcionar normalmente en nuestras condiciones de operación, por lo que se seleccionó un transformador de 250 kVA para el proyecto.
Por cierto, la supervisión energética aprobó el transformador compacto sin ningún problema.
¿Estás de acuerdo conmigo o deberías simplemente seguir estúpidamente las pautas?