Hej där! Som leverantör av 12 KV transformatorer får jag ofta frågan om hur man beräknar förlusterna hos dessa bad boys. Så jag tänkte sätta ihop det här blogginlägget för att dela upp det hela för dig på ett sätt som är lätt att förstå.
Först och främst, låt oss prata om varför det är viktigt att beräkna transformatorförluster. Tja, till att börja med hjälper det dig att ta reda på hur effektiv din transformator är. Ju lägre förluster desto effektivare är transformatorn, vilket innebär att du sparar pengar på energikostnaderna i det långa loppet. Det hjälper dig också att identifiera eventuella problem med transformatorn, som överhettning eller isoleringsproblem.
Det finns två huvudtyper av förluster i en transformator: kopparförluster och järnförluster. Låt oss ta en närmare titt på var och en av dem.
Kopparförluster
Kopparförluster, även kända som I²R-förluster, uppstår i transformatorns lindningar. När ström flyter genom lindningarna, finns det ett motstånd i koppartråden, vilket gör att en del av den elektriska energin omvandlas till värme. Mängden kopparförlust beror på strömmen som flyter genom lindningarna och trådens motstånd.
Formeln för att beräkna kopparförluster är:
[P_{cu}=I^{2}R]
där (P_{cu}) är kopparförlusten i watt, (I) är strömmen i ampere och (R) är lindningens resistans i ohm.
För att beräkna de totala kopparförlusterna i en transformator måste du ta hänsyn till både de primära och sekundära lindningarna. Du kan mäta lindningarnas resistans med hjälp av en multimeter, och du kan beräkna strömmen som flyter genom lindningarna med hjälp av transformatorns märkeffekt och spänning.
Låt oss till exempel säga att du har en 12 KV transformator med en märkeffekt på 1000 kVA och en primärspänning på 12 kV. Märkströmmen på primärsidan kan beräknas med formeln:
[I=\frac{S}{\sqrt{3}V}]
där (S) är märkeffekten i volt - ampere, (V) är spänningen i volt.
[I=\frac{1000\times1000}{\sqrt{3}\times12000}\approx48.11A]
Om motståndet för primärlindningen är (0,1\Omega), är kopparförlusten på primärsidan:
[P_{cu1}=I^{2}R=(48.11)^{2}\times0.1\approx231.46W]
Du skulle göra en liknande beräkning för sekundärlindningen för att få de totala kopparförlusterna.
Järnförluster
Järnförluster, även kända som kärnförluster, uppstår i transformatorns kärna. Dessa förluster orsakas av två huvudfaktorer: hysteres och virvelströmmar.
Förlust av hysteres
Hysteresförlust är den energi som går förlorad på grund av den upprepade magnetiseringen och avmagnetiseringen av transformatorns kärna. När en växelström flyter genom primärlindningen skapar den ett magnetfält som får de magnetiska domänerna i kärnan att riktas in och justeras om. Denna process kräver energi, som försvinner som värme.
Formeln för att beräkna hysteresförlust är:
[P_{h}=k_{h}fB_{m}^{n}V]
där (P_{h}) är hysteresförlusten i watt, (k_{h}) är en konstant som beror på kärnans material, (f) är frekvensen för växelströmmen i hertz, (B_{m}) är den maximala flödestätheten i kärnan i tesla, (n) är en konstant (vanligtvis mellan 2.5 i volymen) och (V är mellan 1.5 och 5 i volym), kubikmeter.
Eddy Aktuell förlust
Virvelströmsförlust är den energi som går förlorad på grund av de inducerade strömmarna i kärnan. När magnetfältet i kärnan förändras, inducerar det små strömmar, kallade virvelströmmar, i kärnmaterialet. Dessa strömmar flyter i cirkulära banor och orsakar uppvärmning i kärnan.
Formeln för att beräkna virvelströmsförlusten är:
[P_{e}=k_{e}f^{2}B_{m}^{2}t^{2}V]
där (P_{e}) är virvelströmsförlusten i watt, (k_{e}) är en konstant som beror på kärnans material, (f) är frekvensen av växelströmmen i hertz, (B_{m}) är den maximala flödestätheten i kärnan i tesla, (t) är tjockleken på kärnan i meter och (V) kärnans volym i meter meter.
Den totala järnförlusten är summan av hysteresförlusten och virvelströmsförlusten:
[P_{i}=P_{h}+P_{e}]
Totala förluster
De totala förlusterna i en transformator är summan av kopparförlusterna och järnförlusterna:
[P_{total}=P_{cu}+P_{i}]
Låt oss nu prata om några praktiska tips för att minska transformatorförlusterna. Ett sätt är att använda material av hög kvalitet för lindningarna och kärnan. Att till exempel använda koppar med lägre resistans för lindningarna kan minska kopparförlusterna, och att använda ett kärnmaterial med låg hysteres och virvelströmsförluster kan minska järnförlusterna.
Ett annat sätt är att driva transformatorn med optimal belastning. Transformatorer är mest effektiva när de arbetar med cirka 50 % - 70 % av sin nominella belastning. Att driva transformatorn med mycket låg eller mycket hög belastning kan öka förlusterna.
Om du är ute efter en 12 KV transformator kan du kolla in vår12 KV transformatorsida. Vi erbjuder ocksåMättransformatoroch33kv 11kv transformatoralternativ.
Om du har några frågor om beräkning av förluster eller om våra transformatorer i allmänhet, hör gärna av dig. Vi är här för att hjälpa dig att göra det bästa valet för dina elbehov. Oavsett om du är ett litet företag eller en stor industrianläggning har vi rätt transformator för dig. Så, tveka inte att kontakta oss för en offert och börja spara på energikostnaderna redan idag!
Referenser
- Electric Machinery Fundamentals av Stephen J. Chapman
- Kraftsystemanalys och design av J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma och Thomas J. Overbye
