Kako odabrati kapacitet transformatora na temelju karakteristika opterećenja?

 

I. Karakteristike opterećenja: Osnova jezgre za odabir kapaciteta transformatora

Karakteristike opterećenja odnose se na električne karakteristike koje pokazuju električna oprema tijekom rada, uglavnom uključujući vrstu opterećenja, veličina i zakon o varijacijama, faktor snage, itd. Ove karakteristike izravno određuju zahtjev za transformatorom.

Opterećenja se mogu podijeliti na induktivna opterećenja, kapacitivna opterećenja i otporno opterećenje prema njihovoj prirodi, a različite vrste imaju značajno različite utjecaje na kapacitet transformatora.

1) Induktivna opterećenja: Kao što su motori, transformatori, električni zavarivači itd. Kada ta opterećenja rade, oni ne samo da troše aktivnu snagu, već i stvaraju reaktivnu snagu, što rezultira smanjenjem faktora snage. Postojanje reaktivne moći povećat će prividnu potražnju snage transformatora. Ako se ne uzme u obzir kompenzacija reaktivne snage, potrebno je odabrati transformator većeg kapaciteta kako bi se zadovoljila ukupna potražnja aktivne i reaktivne snage.

2) kapacitivna opterećenja: Kao što su kondenzatori, sinkroni generatori (kada su preko {- pobuđeni) itd. Karakteriziraju ih pružanjem reaktivne snage, što može poboljšati faktor snage sustava. U scenarijima kojima dominiramo kapacitivna opterećenja, stvarna prividna potražnja za napajanjem transformatora može biti niža od kapaciteta koja odgovara aktivnoj snazi, a odabir se mora prilagoditi u kombinaciji s ukupnom ravnotežom reaktivne snage.

3) Otporna opterećenja: Poput žarulje sa žarnom niti, električnih grijača, peći za otpor itd. Faktor snage takvih opterećenja je blizu 1, a prividna snaga u osnovi je jednaka aktivnoj snazi. Odabir kapaciteta može se izravno izračunati u skladu s aktivnom snagom bez dodatnog razmatranja reaktivnog gubitka snage.

 

Veličina opterećenja nije fiksna, a njegov raspon fluktuacije, čvrstoća udara i trajanje izravno utječu na odabir kapaciteta transformatora.

1) Stalno opterećenje: Kao što je kontinuirana oprema za proizvodnju, opterećenje je stabilno u blizini određene vrijednosti. U ovom trenutku, kapacitet se može izračunati prema prividnoj snazi ​​nazivnog opterećenja, s maržom od 10% -15% rezerviranog (s obzirom na starenje opreme, gubitak linije itd.).

2) fluktuirajuće opterećenje: Poput potrošnje stambene električne energije (veliko opterećenje tijekom jutarnjih i večernjih vrhova, nisko opterećenje kasno u noć), potrošnja električne energije u trgovačkom centru (veliko opterećenje tijekom radnog vremena, nisko opterećenje nakon zatvaranja). U takvim scenarijima potrebno je prebrojati krivulju opterećenja tipičnog dana, uzeti maksimalno opterećenje kao mjerilo za odabir kapaciteta i izbjegavati slijepo proširivanje kapaciteta prema vrhunskoj vrijednosti - ako je vršno trajanje kratko (poput samo 1-2 sata dnevno), margina može biti na odgovarajući način smanjena na 5% -10% u učinkovitost u ravnoteži.

3) Utjecaj opterećenja: Kao što je pokretanje motora, rad strojeva za zavarivanje električnog zavarivanja, rad opreme za učvršćivanje itd., Koji će odmah generirati struju koja daleko prelazi nazivnu vrijednost (obično 5 - 7 puta veća od nazivne struje). Iako udarno opterećenje ima kratko trajanje (nekoliko sekundi do desetaka sekundi), to će uzrokovati kratak - termin preopterećenje transformatora. Ako je kapacitet nedovoljan, može uzrokovati pad napona i namotavanje pregrijavanja. Prilikom odabira potrebno je izračunati prividnu snagu tijekom udara (kao što je prividna snaga pokretanja motora=Pokretanje struje × Nazivni napon /√3), osigurajte da kratki - preopterećeni kapacitet transformatora ispunjava zahtjeve, a ako je potrebno, odaberite transformator s većim kapacitetom i na kojem se ne zauzimaju mjera.

Vrijeme kontinuiranog rada opterećenja određuje "stupanj umora" transformatora. Opterećenja koja traje kontinuirano dugo (poput UP -a za napajanje podatkovnog centra, oprema za intenzivnu njegu u bolnici) imaju veće zahtjeve za podudaranje kapaciteta, a transformator se mora osigurati da stabilno djeluje po nazivnom kapacitetu; Za isprekidano radna opterećenja (poput pumpi za navodnjavanje poljoprivrede, dizalica toranjskog gradilišta), standard kapaciteta može se na odgovarajući način smanjiti jer su u stanju isključivanja ili laganog opterećenja većinu vremena, a porast temperature namota neće se kontinuirano akumulirati, ali potrebno je osigurati da se najveći dio opterećenja ne preživljava u odnosu na transformator.

Zadovoljiti maksimalnu potražnju opterećenja: Kapacitet transformatora mora biti veći ili jednak prividnoj snazi ​​maksimalnog opterećenja kako bi se osiguralo dugoročno preopterećenje - u bilo kojim radnim uvjetima.

Nastaviti učinkovitost ekonomske operacije: Krivulja učinkovitosti transformatora je "obrnuti u - u obliku", a učinkovitost je najveća kada je stopa opterećenja 70% -80% (minimalni gubitak). Odabir kapaciteta trebao bi pokušati napraviti normalnu brzinu opterećenja u ovom rasponu kako bi se izbjeglo "veliki konj koji vuče malu kolica" (učinkovitost se značajno smanjuje kada je stopa opterećenja niža od 30%).

Rezervirajte prostor za širenje: S obzirom na rast opterećenja u narednih 3-5 godina (kao što je proširenje poduzeća, povećanje stambene električne opreme), kapacitet mora rezervirati maržu od oko 20% (prilagođena u skladu s razvojnim planom).

Prilagoditi se okolišnim uvjetima: Visoka temperatura, visoka visina i prašnjava okruženja smanjit će učinkovitost raspršivanja topline transformatora. U takvim slučajevima kapacitet treba dodatno povećati za 10%- 20%; Ako je instaliran u jažicu - prozračeno i temperaturno prikladno mjesto, margina se može na odgovarajući način smanjiti.

 

1. Izračunajte ukupni kapacitet opterećenja

Zbroj opreme napaja: Agregirajte nazivnu snagu (KW) svih opterećenja, uzimajući u obzir faktor potražnje (faktor simultanosti).

Računati za vršna opterećenja: Ako postoje kratki - terminski naleti (npr. Početna struja motora), izračunajte ekvivalentno toplinsko opterećenje ili izvršite prolaznu analizu.

Formula:

         

Gdje:

S=Prividna snaga (kVA)

​ Pukupno= Ukupna aktivna snaga (KW)

η=učinkovitost

cosφ= faktor snage

 

2. Odredite kapacitet transformatora

Bazni kapacitet: Odaberite kapacitet ocijenjenog transformatoromNeznatno viši od izračunatih opterećenja (obično 20% ~ 30% marže).

Primjer: Ako je izračun opterećenja 800KVA, odaberite transformator 1000KVA.

Mogućnost preopterećenja: Ako opterećenje fluktuira ciklično (npr. Dan - noćne varijacije), mogu biti dopuštene kratke - termin preopterećenja (ulje - uronjeni transformatori obično dopuštaju 1,3x preopterećenje 2 sata).

Posebno rukovanje opterećenjem:

Za scenarije koji uključuju opterećenja, potrebno je ispraviti izračunati kapacitet transformatora. Utjecajna opterećenja (poput električnih zavarivača i opreme za žigosanje) generiraju kratke - pojam vršne struje, pri čemu njihov koeficijent udara (omjer maksimalne struje i nazivne struje) doseže 2-5. U takvim slučajevima prilagođavanje kapaciteta treba izvršiti ili koristeći bilo"Metoda maksimalne potražnje"ili"Metoda koeficijentne korekcije":

Metoda maksimalne potražnje: Izmjerite ili izračunajte maksimalnu aktivnu snagu utjecajnog opterećenja (s obzirom na trajanje udara), pretvorite je u prividnu snagu, a zatim je nadmašite izračunatim kapacitetom drugih opterećenja.

Metoda korekcije koeficijenta: Za sustave u kojima se utjecavna opterećenja čine visoki udio (npr. Premašuje 20% ukupnog opterećenja), pomnožite osnovni izračunati kapacitet s korekcijskim faktorom od 1,2-1,5. (Što je češći i intenzivniji utjecaji, to bi veći faktor korekcije trebao biti.)

Za sustave s niskim faktorima snage (npr. Cosφ <0,7), reaktivna kompenzacija snage (poput instaliranja banaka kondenzatora) prvo treba provesti kako bi se poboljšao faktor snage na iznad 0,85 prije izračunavanja kapaciteta transformatora. Nakon kompenzacije reaktivne snage, potražnja za prividnom snagom smanjuje se, što smanjuje potreban kapacitet transformatora i smanjuje i troškove ulaganja i potrošnju energije.

 

3. Primjer Scenariji

Scenarij 1: Tvorničko opterećenje=500 kW, faktor snage=0.8, učinkovitost=0.9:

→ Odaberite 800KVA transformator.

Scenarij 2: Data Center (24/7 operacija, 60% brzina opterećenja) → Odaberite visoku - Učinkovitost suha - Transformator tipa s 1,2x vršnim opterećenjem.

Suradnja s kompenzacijom reaktivne moći: U scenarijima kojima dominiraju induktivna opterećenja, instaliranje kondenzatora za kompenzaciju reaktivne snage može poboljšati faktor snage (kao što je od 0,7 do 0,9), značajno smanjujući prividnu potražnju napajanja (poput 1000kW opterećenja, prividna snaga je 1429kva kada je faktor snage i smanjio 0,7k.

Utjecaj temperature okoline: Označeni kapacitet transformatora obično se dizajnira na temelju temperature okoline od 40 stupnjeva. Ako je stvarna temperatura okoline veća od 40 stupnjeva dulje vrijeme (poput vanjske instalacije u visokim temperaturnim područjima -), kapacitet je potrebno smanjiti u skladu s "koeficijentom korekcije temperature" (poput koeficijenta korekcije na 45 stupnjeva je 0,92, a transformator od 1000kva zapravo samo 920kKva).

Odabir više transformatora: Kada je opterećenje velik, široko raspoređen ili je zahtjev za pouzdanost visok (poput velikih tvornica, bolnica), više transformatora može se paralelno upravljati. U ovom trenutku, kapacitet jednog transformatora treba odabrati prema principu "dijeljenja opterećenja" kako bi se osiguralo da je brzina opterećenja svakog transformatora uravnotežena i izbjegavala preopterećenje određenog.