Pri načrtovanju transformatorjev je glavni parameter njegova moč. To je tisto, kar določa dimenzije transformatorja. V tem primeru bo glavni odločilni dejavnik polna moč, glede na obremenitev:
Za transformator z veliko število sekundarnih navitij se lahko skupna moč določi s seštevanjem moči, ki jih porabijo bremena, povezana z vsemi njegovimi navitji:
(2)Pri popolnoma uporovnem bremenu (brez induktivnih ali kapacitivnih komponent v toku) je poraba energije aktivna in enaka izhodni moči S 2. Pri izračunu transformatorja pomemben parameter je tipična ali nazivna moč transformatorja. Ta parameter poleg skupne moči upošteva moč, ki jo transformator porabi iz omrežja skozi primarno navitje. Tipična moč transformatorja se izračuna na naslednji način:
(3)
Določimo tipično moč za transformator z dvema navitjema. Skupna moč primarnega navitja S 1 = U 1 jaz 1 kje U 1 , jaz 1 - efektivne vrednosti napetosti in toka Ta moč določa dimenzije primarnega navitja. V tem primeru je število obratov primarnega navitja transformatorja odvisno od vhodne napetosti, prečnega prereza žice na tok skozi to največji tok(efektivna vrednost). Celotna moč transformatorja določa zahtevani presek jedra s c. Izračuna se lahko na naslednji način:
(4)
Iz izraza lahko določimo napetost na primarnem navitju transformatorja U 1 = 4k f W 1 fsB m, kjer je s površina prečnega prereza magnetnega jedra, definirana kot produkt širine jedra in njegove debeline. Ekvivalentna površina prečnega prereza jedra transformatorja je običajno manjša in je odvisna od debeline plošč ali traku in razdalje med njimi, zato se pri izračunu transformatorja uvede faktor polnjenja jedra, ki je definiran kot razmerje med ekvivalentno površino prečnega prereza magnetnega jedra in njegovim geometrijsko območje. Njegova vrednost je običajno enaka k c = 1 ... 0,5 in je odvisna od debeline traku. Za ekstrudirana jedra (iz feritnega, alsifernega ali karbonilnega železa) k c = 1. Tako je s = k c s c in izraz za napetost primarnega navitja transformatorja ima naslednjo obliko:
U 1 = 4k f k c W 1 fs c B m (5)Podoben izraz lahko zapišemo za sekundarno navitje. V transformatorju z dvema navitjema sta moč primarnega navitja in tipična moč transformatorja enaki. Moč primarnega navitja je mogoče določiti z naslednjim izrazom:
U 1 = U 1 jaz 1 = 4k f k c fs c B m W 1 jaz 1 (6)V tem primeru se tipična moč transformatorja izračuna po naslednji formuli:
(7)Razmerje med tokom v navitni žici in njenim presekom se imenuje gostota toka. V pravilno izračunanem transformatorju je gostota toka v vseh navitjih enaka:
(8) kjer s obm1, s obm2 - površina prečnega prereza vodnikov navitja.Zamenjajmo tokove jaz 1 = js obm1 in jaz 2 = js izmenjava2, potem lahko vsoto v oklepaju izraza (7) zapišemo takole: W 1 jaz 1 + W 2 jaz 2 = , j(s obm1 W 1 + s obm2 W 2) = js m, kje s m - presek vseh vodnikov (bakra) v oknu jedra transformatorja. Slika 1 prikazuje poenostavljeno zasnovo transformatorja, kjer je območje jedra jasno vidno s s, območje okna magnetnega vezja s ok in površino, ki jo zasedajo vodniki primarnega in sekundarnega navitja s m.
Slika 1 Poenostavljena zasnova transformatorja
Predstavimo koeficient polnjenja okna z bakrom. Njegova vrednost je znotraj k m = 0,15 ... 0,5 in je odvisna od debeline izolacije žice, zasnove okvirja za navijanje, vmesne izolacije in načina navijanja žice. Potem js m = jk m s ok in izraz za tipično moč transformatorja lahko zapišemo takole:
(9)Iz izraza (9) sledi, da tipično moč določa produkt s z s OK. Ko se linearna velikost transformatorja poveča za m-krat, se bo njegova prostornina (masa) povečala za m³-krat, njegova moč pa za m 4-krat. Zato se specifična teža in dimenzije transformatorjev izboljšujejo z večanjem nazivne moči. S tega vidika so transformatorji z več navitji boljši od več dvonavitnih.
Pri razvoju zasnove transformatorjev poskušajo povečati faktor polnjenja jedrnega okna z navitji, saj to poveča vrednost nazivne moči S vrsta. Za dosego tega cilja navijanje vodnikov z pravokotnega prereza. Upoštevati je treba, da se v praktičnih izračunih formula (9) pretvori v bolj priročno obliko.
(10)
Pri izračunu transformatorja za določeno moč bremena na podlagi izraza (10) določimo produkt s z s OK. Nato z referenčno knjigo izberemo določeno vrsto in velikost magnetnega jedra transformatorja, za katerega bo ta parameter večji ali enak izračunani vrednosti. Nato začnejo izračunavati število ovojev v primarnem in sekundarnem navitju. Izračunajte premer žice in preverite, ali se navitja prilegajo oknu magnetnega vezja.
Literatura:
Skupaj s člankom "Moč transformatorja" preberite:
http://site/BP/KlassTransf/
http://site/BP/SxZamTransf/
Za prava izbira transformator katere koli vrste glede na moč električnih naprav, ki so nanj priključene, morate poznati več pomembna pravila. To velja tako za študij teoretičnega gradiva kot za upoštevanje lokalnih razmer, parametrov in ozkih grl lokalnega elektroenergetskega omrežja.
Od teoretične osnove elektrotehnika ve, da je nazivna moč katerega koli navitja preprostega dvonavitnega transformatorja enaka in se izračuna po formuli SHOM = U*I (VA), kot produkt napetosti navitja in toka v njem. Vendar je tak transformator sam sestavljen iz dveh induktorjev in njegova skupna nazivna moč je sestavljena iz dveh komponent - aktivne in reaktivna moč. Formula za izračun skupne moči S2=P2+Q2, njegov kvadrat enaka vsoti kvadrati komponent so običajno upodobljeni kot vektorji pod kotom 900, hipotenuza tega pravokotni trikotnik je vektor celotne moči. Za udobje izračunov je bil uveden faktor obremenitve cosφ, Kje φ - kot med vektorji aktivne in skupne moči.
Lahko se vprašate - zakaj to potrebujemo? In vse je izjemno preprosto - transformator je izbran ob upoštevanju največjega dovoljenega segrevanja navitij (sicer se izolacija hitro stara in celoten transformator odpove), ogrevanje pa ustvarja samo aktivna komponenta moči, ki jo je mogoče izračunati z uporabo formula P = UIcosφ, že vemo, kaj je cosφ, za transformator je njegova izračunana vrednost sprejeta cosφ=0,8. Pomen R v vatih (W) je skupna moč vse električne naprave, ki naj bi bile priključene na transformator, saj so v veliki večini porabniki aktivne obremenitve. Toda skupna moč transformatorja ( kar je zapisano v njegovem potnem listu) je definiran v enotah volt-amper (VA, kVA) in njegovo razmerje z aktivna moč Izhodne porabnike je mogoče določiti s formulo S=P/0,8, to pomeni, da morate izbrati moč transformatorja, ki je približno 20% večja od tiste, ki jo nameravate priključiti. To je strogo v teoriji, a to še ni vse.
Pri transformatorjih majhne moči je pomembno upoštevati tudi notranjo in zunanjo disipacijo iz magnetno polje. Pomembno je tudi ogrevanje iz njega v zaprtem prostoru in brez prisilnega hlajenja. Najboljše rezultate v tem pogledu ima toroidni transformator, kjer so navitja enakomerno navita vzdolž jedra. Palični transformatorji in avtotransformatorji izgledajo dobro. In še ena pomembna točka- kakovost električne energije v omrežju!
Če je transformator kupljen za kraje, kjer pogosto pride do padca napetosti, je treba rezervo moči povečati, saj se z zmanjšano napetostjo poveča trenutna komponenta moči, ki zagotavlja energijo za ogrevanje navitij. Torej lahko na podlagi teoretičnih izračunov in ob upoštevanju realnega stanja električnega omrežja na območju vgradnje transformatorja vsekakor priporočamo nakup transformatorja s 30% rezervo moči od izračunane porabe. To mu bo omogočilo dolgo in zanesljivo delovanje.
Želim prinesti pravi primer izbira moči močnostni transformator v enem od mojih nedavno izdanih projektov. Projekt je bil preizkušen in dobil pripombo na izbiro energetskega transformatorja oziroma je bilo potrebno utemeljiti moč energetskega transformatorja.
Avtor: tehnične specifikacije Pri tretji kategoriji oskrbe z električno energijo je bilo dovoljeno 180 kW. Vklopljeno na tej stopnji Izdelal sem le eno pozicijo (skladišče) z močjo 20 kW, ostale pozicije bodo projektirane naknadno.
Seveda sem se odločil za močnostni transformator na podlagi moči 180 kW.
Verjetno se spomnite, da imam članek:
Obstaja še en članek na to temo:
Zato ne pozabite preveriti, o čemer sem pisal prej.
Na splošno je bistvo, da če izberete transformator glede na metodološka navodila, potem nam zadostuje moč močnostnega transformatorja 160 kVA. Prav na to je strokovnjak mislil. Izbrano v projektu transformatorska postaja 250 kVA v kovinskem ohišju. Najcenejša možnost.
Jaz pa sem posredoval povezavo iz TCH 45-4.04-297-2014 klavzule 11.20. Pravi, da mora biti faktor obremenitve enotransformatorske postaje 0,9-0,95. Piše tudi, da je treba transformator izbrati na podlagi tehnične lastnosti transformatorji proizvajalcev.
Izračunajmo faktor obremenitve transformatorja.
Kz=Sр/Str
Sp– skupna projektirana moč, kVA;
Stp– moč močnostnega transformatorja, kVA.
Sp=P/cos=180/0,8=225kVA.
Faktor moči sem vzel na 0,8.
Kz(250)=225/250=0,9
Kz(160)=225/160=1,4
Zdaj pa si predstavljajte, da je poletje, temperatura zraka je 30 stopinj. Mislite, da se bo kovinska lupina na soncu zelo segrela? V takih razmerah bo po mojem tudi zrak okoli transformatorja vsaj 30 stopinj, najverjetneje pa tudi več, ker KTP bo neposredno sončni žarki. Ne bom potrdil, to so le moja ugibanja.
Naslednja tabela prikazuje norme največjih dovoljenih sistemskih obremenitev pri temperaturi 30 stopinj.
Preverimo transformator 160 kVA. Sp=225 kVA - to ne pomeni, da bo transformator vedno obremenjen pri tej moči. S to zmogljivostjo bo obremenjen le nekaj ur na dan. Preostali čas bo naložen, recimo 65% tega oblikovalska moč.
225*0,65=146,25 kVA.
Potem K1 = 146,25/160 = 0,91, vzemimo vrednost K1 = 0,9 - začetna obremenitev transformatorja.
Po podani tabeli in pri temperaturi okolju 30 stopinj, K1=0,9 transformator 160 kVA v normalnem načinu s Sp=225 kVA (Kz=K2=1,4) lahko deluje približno...0 ur. V takšnih pogojih je največji faktor obremenitve transformatorja 1,27 za 0,5 ure.
Seveda morate zagotoviti tudi tabelo norm za dovoljene nujne preobremenitve.
Po tej tabeli lahko naš transformator deluje nekaj več kot 2 uri.
Kljub dejstvu, da je transformator sposoben prenesti izredne preobremenitve, je treba upoštevati, da se v takih načinih transformator zelo obrabi in se njegova življenjska doba skrajša.
Seveda je z uporabo diagrama obremenitve veliko lažje izbrati moč močnostnega transformatorja. V naših konstrukcijskih pogojih menim, da bi morala vedno obstajati majhna rezerva varnosti opreme (rezerva moči), ko se elektroenergetski sistem razvija, količina porabljene električne energije se povečuje in vse pogosteje je ena od zahtev zapisana v tehničnih specifikacijah. : preverjanje obstoječih transformatorjev, t.j. Veliko transformatorskih postaj je izčrpanih, kar je lahko težava za manjša podjetja.
Sklep: 160 kVA transformator v naših obratovalnih pogojih ne bo mogel normalno delovati, zato je bil za projekt izbran transformator 250 kVA.
Mimogrede, energetski nadzor je paketni transformator odobril brez težav.
Se strinjate z mano ali morate neumno slediti navodilom?