Ako zvoliť kapacitu transformátora na základe charakteristík záťaže?

 

I. Charakteristiky zaťaženia: základný základ pre výber kapacity transformátora

Charakteristiky zaťaženia sa týkajú elektrických charakteristík, ktoré vykazujú elektrické vybavenie počas prevádzky, najmä vrátane typu záťaže, zákona o veľkosti a variácii, výkone, trvaní atď. Tieto charakteristiky priamo určujú požiadavku na kapacitu transformátora.

Zaťaženie je možné rozdeliť na induktívne zaťaženie, kapacitné zaťaženie a odporové zaťaženie podľa svojej povahy a rôzne typy majú výrazne odlišné vplyvy na kapacitu transformátora.

1) Induktívne zaťaženie: Napríklad motory, transformátory, elektrické zvárače atď. Keď sú tieto zaťaženia v prevádzke, konzumujú nielen aktívny výkon, ale tiež vytvárajú reaktívny výkon, čo vedie k zníženiu faktora výkonu. Existencia reaktívnej energie zvýši zjavný dopyt po transformátore. Ak sa nezohľadňuje kompenzácia reaktívnej energie, musí sa zvoliť transformátor s väčšou kapacitou, aby uspokojil celkový dopyt po aktívnej a reaktívnej energii.

2) kapacitné zaťaženia: Napríklad kondenzátory, synchrónne generátory (pri nadmernom - excitovaných) atď. Sú charakterizované poskytovaním reaktívneho výkonu, ktorý môže zlepšiť faktor systému. V scenároch, ktorým dominujú kapacitné zaťaženie, môže byť skutočný zjavný dopyt po transformátore nižší ako kapacita zodpovedajúca aktívnemu výkonu a výber je potrebné upraviť v kombinácii s celkovou rovnováhou reaktívneho výkonu.

3) odporové zaťaženia: Napríklad žiarovky, elektrické ohrievače, odporové pece atď. Účinok takýchto záťaží je blízko 1 a zdanlivý výkon sa v podstate rovná aktívnej energii. Výber kapacity sa môže priamo vypočítať podľa aktívneho výkonu bez ďalšieho zváženia straty reaktívneho výkonu.

 

Veľkosť zaťaženia nie je pevná a jeho kolísavý rozsah, pevnosť nárazu a trvanie priamo ovplyvňujú výber kapacity transformátora.

1) Konštantné zaťaženie: Napríklad zariadenie na kontinuálnu výrobnú linku je zaťaženie stabilné v blízkosti určitej hodnoty po dlhú dobu. V súčasnosti je možné kapacitu vypočítať podľa zdanlivého výkonu menovité zaťaženie s rezervou 10%-15% (vzhľadom na starnutie zariadenia, stratu linky atď.).

2) kolísavé zaťaženie: Napríklad spotreba rezidenčnej elektriny (vysoké zaťaženie počas ranných a večerných vrcholov, nízke zaťaženie neskoro v noci), spotreba elektrickej energie v nákupných centrách (vysoké zaťaženie počas pracovných hodín, nízke zaťaženie po uzavretí). V takýchto scenároch je potrebné spočítať krivku zaťaženia typického dňa, maximálne zaťaženie ako referenčná hodnota pre výber kapacity a vyhnúť sa slepému rozširovaniu kapacity podľa špičkovej hodnoty - Ak je trvanie najvyššej úrovne krátke (napríklad 1-2 hodiny denne), marža sa môže primerane znížiť na 5% -10% na vyváženie účinnosti a náklady.

3) Zaťaženie nárazom: Napríklad štartovací motor, prevádzka elektrického zvárania, prevádzka pečiatkového zariadenia atď., Ktoré okamžite vygenerujú prúd ďaleko presahujúci hodnotu (zvyčajne 5 - 7 -násobok menovitého prúdu). Aj keď zaťaženie nárazu má krátke trvanie (niekoľko sekúnd až desiatky sekúnd), spôsobí krátke - preťaženie transformátora. Ak je kapacita nedostatočná, môže spôsobiť pokles napätia a prehriatie vinutia. Pri výbere je potrebné vypočítať zjavný výkon počas nárazu (napríklad motorový štartovací výkon=Počiatočný prúd × menovité napätie /√3), zabezpečiť, aby krátke {- preťaženie kapacity preťaženia transformátora spĺňa požiadavky, a ak je to potrebné, vyberte transformátor s väčšou kapacitou alebo prijme opatrenia, ako je krokový štart a mäkký začatie dopadu.

Nepretržitá prevádzková doba zaťaženia určuje „stupeň únavy“ transformátora. Zaťaženia, ktoré prevádzkujú nepretržite po dlhú dobu (napríklad napájacie zdroje Data Center UPS, vybavenie intenzívnej starostlivosti o nemocnicu), majú vyššie požiadavky na porovnávanie kapacity a transformátor sa musí zabezpečiť, aby stabilne pracoval pri menovitej kapacite; V prípade občasných prevádzkových zaťažení (ako sú poľnohospodárske zavlažovacie čerpadlá, vežové žeriavy v stavebníctve) sa môže štandard kapacity primerane znížiť, pretože sú väčšinu času v stave odstavenia alebo svetla a zvýšenie teploty vinutia sa nepretržite nekubláajú, ale je potrebné zabezpečiť, aby maximálne zaťaženie počas operácie neprekročilo hodnotenú kapacitu transformátora.

Splniť maximálny dopyt po zaťažení: Kapacita transformátora musí byť väčšia alebo rovná zdanlivej sile maximálneho zaťaženia, aby sa zabezpečilo dlhé - preťaženie termínu za akýchkoľvek pracovných podmienok.

Sledovať efektívnosť hospodárskej prevádzky: Krivka účinnosti transformátora je „invertovaná u - v tvare“ a účinnosť je najvyššia, keď je miera zaťaženia 70%-80% (minimálna strata). Výber kapacity by sa mal pokúsiť dosiahnuť normálnu rýchlosť prevádzkového zaťaženia v tomto rozsahu, aby sa zabránilo „veľkému koňovi, ktorý ťahá malý košík“ (účinnosť výrazne klesá, keď je miera zaťaženia nižšia ako 30%).

Rezervné rozširovanie: Vzhľadom na rast záťaže v nasledujúcich 3 až 5 rokoch (napríklad rozšírenie podniku, zvýšenie obytných elektrických zariadení) si kapacita musí rezervovať maržu približne 20% (upravená podľa plánu rozvoja).

Prispôsobiť sa podmienkam životného prostredia: Vysoká teplota, vysoká nadmorská výška a prašné prostredie znížia účinnosť rozptylu tepla transformátora. V takýchto prípadoch je potrebné dodatočne zvýšiť kapacitu o 10%- 20%; Ak je nainštalovaný v jamke - vetrané a vhodné miesto, je možné primerane znížiť okraj.

 

1. Vypočítajte celkovú kapacitu zaťaženia

Vybavenka: Zhromaždite hodnotenú silu (KW) všetkých zaťažení, berúc do úvahy faktor dopytu (faktor simultánnosti).

Účet pre vrcholové zaťaženia: Ak existujú krátke - prerušenie výrazu (napr. Počiatočný prúd motora), vypočítajte ekvivalentné tepelné zaťaženie alebo vykonajte prechodnú analýzu.

Vzorec:

         

Kde:

S=zjavný výkon (kva)

​ Psúčet= Total Active Power (KW)

η=účinnosť

cosφ= faktor

 

2. Stanovte kapacitu transformátora

Základná kapacita: Vyberte kapacitu transformátora menovitéo niečo vyššie ako vypočítané zaťaženie (zvyčajne 20% ~ 30% marža).

Príklad: Ak je výpočet zaťaženia 800 kVA, vyberte transformátor 1000KVA.

Spôsobilosť: Ak zaťaženie kolíše cyklicky (napr. Deň - nočné variácie), krátke - preťaženie termínu môžu byť povolené (olej {{}}} ponorené transformátory zvyčajne povoľujú 1,3x preťaženie na 2 hodiny).

Osobitná manipulácia s nákladom:

V prípade scenárov zahŕňajúcich nárazové zaťaženie je potrebné opraviť vypočítanú kapacitu transformátora. Nárazové zaťaženia (napríklad elektrické zvárače a pečiatkové zariadenia) generujú krátke - termínové špičkové prúdy, pričom ich koeficient nárazu (pomer maximálneho prúdu k menovitému prúdu) dosahuje 2-5. V takýchto prípadoch by sa mala vykonať prispôsobenie kapacity pomocou buď„Metóda maximálneho dopytu“alebo„Metóda korekcie koeficientov“:

Metóda maximálneho dopytu: Zmerajte alebo vypočítajte maximálny aktívny výkon nárazového zaťaženia (vzhľadom na trvanie nárazu), previesť ho na zjavný výkon a potom ho prekrývajte s vypočítanou kapacitou iných zaťažení.

Koeficientná korekcia: Pre systémy, v ktorých zaťaženie vplyvu predstavuje vysoký podiel (napr. Presahujúci 20% z celkového zaťaženia), vynásobte základnú vypočítanú kapacitu korekčným faktorom 1,2-1.5. (Čím častejšie a intenzívnejšie vplyvy, tým vyšší by mal byť korekčný faktor.)

Pre systémy s nízkymi výkonovými faktormi (napr. Cosφ <0,7) by sa mala pred vypočítaním kapacity transformátora najprv implementovať na zlepšenie výkonového faktora na 0,85, aby sa zlepšil účinný faktor na 0,85, aby sa zlepšil účinný faktor na 0,85. Po kompenzácii reaktívnej energie sa dopyt po zjavnej sile znižuje, čo znižuje požadovanú kapacitu transformátora a znižuje investičné náklady a spotrebu energie.

 

3. Scenáre

Scenár 1: Factory Load=500 kw, Power Factor=0.8, Efektívnosť=0.9:

→ Vyberte transformátor 800kVA.

Scenár 2: Dátové centrum (prevádzka 24/7, 60% rýchlosť zaťaženia) → Vyberte vysoký - účinnosť Dry - Typ transformátora s kapacitou 1,2x špičkovej zaťaženia.

Spolupráca s kompenzáciou reaktívneho výkonu: V scenároch, ktorým dominujú induktívne zaťaženie, môže inštalácia kondenzátorov pre kompenzáciu reaktívneho výkonu zlepšiť účinný faktor (napríklad od 0,7 do 0,9), čo výrazne zníži zjavný dopyt po energii (napríklad 1 000 kW zaťaženia, zjavná energia je 1429KVA, keď je faktorový faktor, keď je výkonový faktor, keď je výkonový faktor a investícia.

Vplyv okolitej teploty: Menúca kapacita transformátora je zvyčajne navrhnutá na základe okolitej teploty 40 stupňov. Ak je skutočná teplota okolia vyššia ako 40 stupňov po dlhú dobu (napríklad vonkajšia inštalácia vo vysokých - oblastiach teploty), je potrebné znížiť kapacitu podľa „koeficientu teploty korekcie“ (napríklad koeficient korekcie pri 45 stupňoch je 0,92 a 1000KVA transformátor môže skutočne prepravovať iba 920KVA).

Výber viacerých transformátorov: Ak je kapacita zaťaženia veľká, široko distribuovaná alebo je požiadavka spoľahlivosti vysoká (napríklad veľké továrne, nemocnice), viac transformátorov je možné prevádzkovať paralelne. V súčasnosti by sa mala zvoliť kapacita jedného transformátora podľa princípu „zdieľania zaťaženia“, aby sa zabezpečilo, že rýchlosť zaťaženia každého transformátora je vyvážená a vyhnúť sa preťaženiu určitého.