Uvod
Gubitak bez{0}}opterećenja odnosi se na potrošenu aktivnu snagu kada je sekundarni namot transformatora otvoren-u strujnom krugu, a na primarni namot se primjenjuje nazivni napon sinusoidnog valnog oblika na nazivnoj frekvenciji. Gubitak bez-opterećenja naziva se i konstantnim gubitkom, koji je neovisan o struji koja prolazi, ali je povezan s naponom koji nose komponente. Obatransformator 1000kvai transformator od 300 kva slijede ovaj osnovni zakon u smislu karakteristika gubitaka bez opterećenja. Mnogo je čimbenika koji utječu na performanse transformatora bez-opterećenja, kao što su performanse materijala silikonskih čeličnih limova, tehnologija obrade i oprema te strukturni oblik željezne jezgre. JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD u potpunosti uzima u obzir ove čimbenike kako bi optimizirao performanse gubitka bez opterećenja pri proizvodnji raznih transformatora.
1. Pregled
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD uglavnom proizvodi uljne energetske transformatore, suhe{1}}energetske transformatore, uljne tro-namotane energetske transformatore, suhe{3}}tipe tro-namotane energetske transformatore, rudarske-suhe-tipske transformatore, rudarske eksplozijsko-otporne mobilne trafostanice, transformatori snage od amorfne legure, energetski transformatori za regulaciju nosivosti, transformatori suhog -tipa lokomotiva, kao i montažne trafostanice, modularne trafostanice, trafostanice tipa kutije za energiju vjetra, sklopna postrojenja visokog i niskog napona i druga oprema za prijenos i distribuciju. Tvrtka integrira gore navedene koncepte optimizacije gubitaka bez{10}}opterećenja u proizvodni proces svih proizvodnih linija.
Transformatori su jedna od najvažnijih električnih uređaja u elektroenergetskom sustavu, a smanjenje njihovih gubitaka snage od velikog je ekonomskog značaja za elektroenergetsku mrežu. Gubitak bez-opterećenja osnovni je parametar transformatora. Nakon spajanja na elektroenergetsku mrežu, gubitak bez-opterećenja ostaje konstantan bez obzira na-opterećenje ili veličinu opterećenja i nema korelacije s razinom opterećenja transformatora. Drugim riječima, sve dok su transformatori poput transformatora od 1000 kva i transformatora od 300 kva priključeni na napajanje tijekom cijele godine, gubici bez-opterećenja postojat će neprekidno i trošiti energiju, tako da je smanjenje gubitaka bez-opterećenja iznimno potrebno.
Čimbenici koji utječu na performanse transformatora u praznom hodu uglavnom uključuju materijalne performanse silikonskih čeličnih limova, tehnologiju i opremu za obradu te strukturni oblik željezne jezgre. Za proizvodnju transformatora s nižim gubitkom u praznom hodu, s jedne strane, mogu se koristiti silikonski čelični limovi s manjim jediničnim gubitkom; s druge strane, potrebno je unaprijediti strukturu i razinu proizvodnog procesa. Međutim, jednostavno oslanjanje na silikonske čelične limove s nižim jediničnim gubicima povećat će troškove proizvodnje željezne jezgre, dok smanjenje gubitaka bez-opterećenja poboljšanjem strukture i procesa može ne samo uštedjeti materijale, već i troškove i energiju. Tek kada konstrukcijska i procesna poboljšanja još uvijek ne mogu ispuniti zahtjeve za učinkom, razmotrit će se visoko{6}}kvalitetni limovi od silikonskog čelika.
2. Nema-gubitaka opterećenja transformatora
Kako bi se smanjio-gubitak transformatora u praznom hodu, potrebno je prvo razjasniti njihov sastav i čimbenike utjecaja svakog dijela, a zatim poduzeti ciljane mjere. Gubitak transformatora bez opterećenja uglavnom se sastoji od gubitka zbog histereze, gubitka na vrtložne struje i dodatnog gubitka u željeznoj jezgri, što je zajednička značajka i kod transformatora od 1000 kva i kod transformatora od 300 kva.
2.1 Gubitak histereze
Zbog periodične promjene izmjenične struje na željeznoj jezgri, raspored dipola u feromagnetskom materijalu će se periodički mijenjati i proizvesti fenomen histereze. Gubitak snage izmjeničnog magnetiziranja željezne jezgre uzrokovan time je gubitak na histerezi. Njegova veličina proporcionalna je površini petlje histereze, a formula za izračun je: Pₕ=kₕ·f·B¹·⁶ (kW), gdje je kₕ koeficijent histereze materijala, f je frekvencija, a B je gustoća magnetskog toka.
2.2 Gubitak vrtložne struje
Kada se promijeni magnetski tok koji prolazi kroz željeznu jezgru, u željeznoj jezgri će se stvoriti kružna struja koja cirkulira u ravnini okomitoj na vektor magnetskog toka i naziva se vrtložna struja. Gubitak snage koji generira vrtložna struja na otporu željezne jezgre je gubitak vrtložne struje, a njegova formula za izračun je: Pₑ=kₑ·f²·B²·t² (kW), gdje je t debljina silikonskog čeličnog lima. Moderni laserski -skraćeni silikonski čelik može smanjiti gubitak vrtložne struje za 30%-40%.
2.3 Dodatni gubitak željezne jezgre
Veličina dodatnog gubitka željezne jezgre uglavnom je određena sljedećim čimbenicima: (1) Karakteristike materijala, kao što su karakteristike usmjerenja limova od silikonskog čelika, karakteristike degradacije obrade i karakteristike izolacijskog filma; (2) Struktura dizajna, kao što je oblik spoja željezne jezgre, način laminiranja željezne jezgre, širina preklopa željezne jezgre itd.; (3) Procesna obrada, kao što je točnost dimenzija i veličina neravnina kod obrade izrezivanja i rezanja, pažljivo rukovanje i laminiranje limova od silikonskog čelika tijekom transporta i laminacije, te kvaliteta laminacije. Za transformator od 1000 kva i transformator od 300 kva, razumna kontrola ovih faktora može učinkovito smanjiti dodatne gubitke.
3. Metode za smanjenje ne-gubitaka opterećenja
Analiza pokazuje da gubitke zbog histereze i vrtložne struje željezne jezgre uglavnom određuju proizvođači silikonskih čeličnih limova, dok dodatni gubitak kontroliraju proizvođači transformatora. Gustoća magnetskog toka željezne jezgre ključni je parametar koji utječe na gubitak bez-opterećenja. Prema tome, pod pretpostavkom da efektivni poprečni-presjek željezne jezgre ostaje nepromijenjen, potrebno je postići da distribucija gustoće magnetskog toka svakog dijela željezne jezgre bude jednolika i smanjiti lokalnu gustoću magnetskog toka na kutu željezne jezgre. Ova ideja optimizacije primjenjiva je na razne transformatore uključujući transformator od 1000 kva i transformator od 300 kva.
3.1 Promjena razmaknutih spojeva u tro-spojeve
Postoji praznina u spoju silikonskog čeličnog lima željezne jezgre transformatora, što će dovesti do naglog povećanja magnetskog otpora kada magnetski tok prolazi. Magnetski tok zaobilazi razmak i prolazi kroz listove u susjedne lamele, povećavajući lokalni magnetski krug, povećavajući magnetski otpor i time povećavajući gubitak praznog hoda i kapacitet pobude. Što je više razina zgloba, manji je lokalni gubitak u području zgloba, ali se raspon smanjenja postupno smanjuje. U isto vrijeme, broj laminacija željezne jezgre, radnih sati šišanja i laminiranja, te težina procesa će se povećati u skladu s tim.
Iz praktične perspektive, tro{0}}razinski spojevi idealan su izbor. Sastoji se od tri vrste laminata naslaganih naizmjenično, a samo je jedan tip laminata dodan u stupac jezgre, što malo povećava složenost procesa, ali značajno poboljšava magnetsku izvedbu. Uzimajući transformator od 1000 kVA kao primjer, koristeći istu shemu dizajna, strukturu i materijale, ispitivanja su provedena s razmaknutim spojevima i spojevima na tri-razine. Rezultati pokazuju da kada poprečni-presjek jezgre stupa ostane nepromijenjen, gubitak-opterećenja tri-nivoskih spojeva je 7%~8% u prosjeku manji od onog kod raspoređenih spojeva. Zatransformator 300 kva, isti značajan učinak smanjenja gubitaka može se postići korištenjem ove tehnologije.
3.2 Smanjenje širine preklopa željezne jezgre
Na kutu lamele željezne jezgre, širina preklopa područja spoja između lima jezgre stupa i lima jarma ima izravan utjecaj na izvedbu bez{0}}opterećenja. Što je veća površina preklopa, to je veće područje kroz koje prolazi magnetski tok, a gubitak praznog hoda povećava se u skladu s tim. Podaci testiranja pokazuju da se za svakih 1% povećanja površine preklopa gubitak-opterećenja zglobova od 45 stupnjeva povećava za 0,3%. Stoga je potrebno odabrati područje preklopa s najboljim gubitkom bez-opterećenja i mehaničkom čvrstoćom pod pretpostavkom zadovoljavanja mehaničke čvrstoće.
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD optimizirao je distribucijski transformator, mijenjajući kut laminacije željezne jezgre s 10 mm na 5 mm, što je povećalo površinu poprečnog-presjeka na trokutastoj šupljini kuta željezne jezgre, smanjilo lokalnu gustoću magnetskog toka i postiglo dobar učinak smanjenja gubitaka. Ova shema optimizacije primjenjiva je i na transformator od 300 kva i na transformator od 1000 kva, koji može učinkovito kontrolirati gubitak bez opterećenja, a istovremeno osigurava strukturnu stabilnost.
3.3 Razuman odabir širine lima željezne jezgre
Gubitak transformatora bez opterećenja- povezan je s jediničnim gubitkom željeza i težinom željezne jezgre. Kao dio težine, težina ugla željezne jezgre izravno utječe na-gubitak bez opterećenja i troškove proizvodnje. Odabir širine lima od željezne jezgre mora slijediti sljedeće premise: (1) Broj razina željezne jezgre je jednak; (2) Kada je promjer željezne jezgre D, glavna širina lima odabire se oduzimanjem 5 mm ili 10 mm od D kako bi se osiguralo da najveća razlika promjera željezne jezgre ne prelazi +0.3 mm, što ne utječe na sklop namota; (3) efektivne površine poprečnog-presjeka različitih željeznih jezgri-u obliku lima teoretski su jednake kako bi se osigurala dosljedna gustoća magnetskog toka i jedinični gubitak željeza; (4) Poprečni-presjek stupa željezne jezgre u skladu je s presjekom jarma.
Praksa pokazuje da je nakon određivanja odgovarajućeg promjera željezne jezgre, odabir glavne širine lima od D minus 10 mm bolji od D minus 5 mm, čime se može ostvariti postupno smanjenje svake razine širine lima, smanjiti težina kuta željezne jezgre i smanjiti visina željezne jezgre i spremnika za ulje za 10 mm, čime se štede materijali i troškovi. Ova metoda je posebno značajna za kontrolu troškova i smanjenje gubitaka bez opterećenja transformatora od 1000 kva, a također može postići značajnu uštedu energije i smanjenje gubitaka za transformator od 300 kva.
4. Sažetak
(1) Upotreba više{1}}spojeva na više razina može smanjiti-gubitak bez opterećenja željezne jezgre transformatora. U kombinaciji sa stvarnom proizvodnjom (vrsta lima, radni-sati, učinak, itd.), općenito se koriste tro-spojevi. Ova shema može postići značajno smanjenje gubitaka i za transformator od 1000 kva i za transformator od 300 kva. (2) Smanjenje površine preklopa željezne jezgre može učinkovito smanjiti gubitak bez-opterećenja, a optimalnu površinu preklopa treba odrediti prema strukturi proizvoda. (3) Razuman odabir širine lima željezne jezgre (širina glavnog lima 10 mm manja od promjera je bolja od 5 mm manja) može smanjiti težinu kuta željezne jezgre i potrošnju materijala, te smanjiti gubitak bez opterećenja.
Osim toga, tijekom procesa proizvodnje željezne jezgre, detalji kao što su veličina neravnina lima od željezne jezgre, stupanj savijanja i sudara lima od silikonskog čelika tijekom podizanja i stupanj stezanja lima od željezne jezgre također će utjecati na gubitak bez-opterećenja, koji treba strogo kontrolirati.JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDu potpunosti primjenjuje gore navedene tehnologije optimizacije i mjere kontrole kvalitete u proizvodnji raznih transformatora. S profesionalnim dizajnom i proizvodnim mogućnostima, kupcima pruža opremu za prijenos i distribuciju energije s niskim-gubicima i visokim-učinkom.