Yük özelliklerine göre transformatör kapasitesi nasıl seçilir?

 

I. Yük Özellikleri: Transformatör Kapasite Seçimi için Temel Temel

Yük özellikleri, esas olarak yük tipi, boyut ve varyasyon yasası, güç faktörü, süre vb. Dahil olmak üzere, elektrik ekipmanı tarafından sergilenen elektriksel özelliklere atıfta bulunur. Bu özellikler, transformatörün kapasite gereksinimini doğrudan belirler.

Yükler, doğalarına göre endüktif yüklere, kapasitif yüklere ve dirençli yüklere bölünebilir ve farklı tiplerin transformatör kapasitesi üzerinde önemli ölçüde farklı etkileri vardır.

1) endüktif yükler: Motorlar, transformatörler, elektrikli kaynakçılar, vb. Gibi bu yükler çalıştığında, sadece aktif güç tüketmekle kalmaz, aynı zamanda reaktif güç üretir ve bu da güç faktöründe bir azalmaya neden olurlar. Reaktif gücün varlığı, transformatörün görünür güç talebini artıracaktır. Reaktif güç telafisi dikkate alınmazsa, toplam aktif ve reaktif güç talebini karşılamak için daha büyük bir kapasiteli transformatör seçilmelidir.

2) kapasitif yükler: Kapasitörler, senkron jeneratörler (aşırı heyecanlandığında) vb. Kapasitif yüklerin egemen olduğu senaryolarda, transformatörün gerçek görünür güç talebi, aktif güce karşılık gelen kapasiteden daha düşük olabilir ve seçimin genel reaktif güç dengesi ile kombinasyon halinde ayarlanması gerekir.

3) Dirençli yükler: Akkor lambalar, elektrikli ısıtıcılar, direnç fırınları vb. Gibi bu tür yüklerin güç faktörü 1'e yakındır ve görünen güç temel olarak aktif güce eşittir. Kapasite seçimi, reaktif güç kaybını ek dikkate almadan aktif güce göre doğrudan hesaplanabilir.

 

Yükün boyutu sabit değildir ve dalgalanma aralığı, darbe gücü ve süresi transformatör kapasitesinin seçimini doğrudan etkiler.

1) Sabit yük: Sürekli üretim hattı ekipmanı gibi, yük uzun süre belirli bir değere yakın sabittir. Şu anda, kapasite,% 10-15 ayrılmış (ekipman yaşlanması, hat kaybı vb. Dikkate alındığında) marj ile nominal yükün görünen gücüne göre hesaplanabilir.

2) Dalgalanan yük: Konut elektrik tüketimi (sabah ve akşam zirveleri sırasında yüksek yük, gece geç saatlerde düşük yük), alışveriş merkezi elektrik tüketimi (çalışma saatlerinde yüksek yük, kapanıştan sonra düşük yük). Bu senaryolarda, tipik bir günün yük eğrisini saymak, maksimum yükü kapasite seçimi için ölçüt olarak almak ve pik değerine göre kapasiteyi körü körüne genişletmekten kaçınmak gerekir-pik süresi kısaysa (günde sadece 1-2 saat gibi), marj, verimliliği ve maliyeti dengelemek için uygun şekilde% 5-% 10'a düşürülebilir.

3) Etki yükü: Motor başlatma, elektrikli kaynak makinesi çalışması, damgalama ekipmanı işlemi vb. Etki yükünün kısa bir süresi olmasına rağmen (birkaç saniye ila on saniye), transformatörün kısa süreli aşırı yüklenmesine neden olacaktır. Kapasite yetersizse, voltaj düşmesine ve sarılmaya neden olabilir. Seçilirken, darbe sırasında görünen gücü hesaplamak gerekir (motor başlangıç ​​gücü=başlangıç ​​× nominal voltaj /√3 gibi), transformatörün kısa süreli aşırı yük kapasitesinin gereksinimleri karşıladığından ve daha büyük bir kapasiteye sahip bir transformatör seçmesini veya etkiyi azaltmaya yönelik bir transformatör seçmesini veya önlemleri almasını sağlar.

Yükün sürekli çalışma süresi, transformatörün "yorgunluk derecesini" belirler. Uzun süre sürekli çalışan yükler (veri merkezi UPS güç kaynakları, hastane yoğun bakım ekipmanları gibi) kapasite eşleştirme için daha yüksek gereksinimlere sahiptir ve transformatörün nominal kapasitede stabil bir şekilde çalışması sağlanmalıdır; Aralıklı olarak işletim yükleri (tarımsal sulama pompaları, şantiye kulesi vinçleri gibi) için kapasite standardı, çoğu zaman bir kapanma veya ışık yükü durumunda olduğu için uygun şekilde azaltılabilir ve sarma sıcaklığı artışı sürekli birikmeyecektir, ancak transformatörün nominal kapasitesini aşmamasını sağlamak gerekir.

Maksimum yük talebini karşılamak: Transformatör kapasitesi, herhangi bir çalışma koşulunda uzun süreli aşırı yüklenmemesi için maksimum yükün görünür gücünden daha büyük veya eşit olmalıdır.

Ekonomik operasyon verimliliğini takip edin: Transformatörün verimlilik eğrisi "ters u şeklindeki" dir ve yük hızı% 70-% 80 (minimum kayıp) olduğunda verimlilik en yüksektir. Kapasite seçimi, "küçük bir arabayı çeken büyük bir at" ın önlenmesi için bu aralıkta normal çalışma yük hızını yapmaya çalışmalıdır (yük hızı%30'dan düşük olduğunda verimlilik önemli ölçüde azalır).

Rezerv Genişletme Alanı: Önümüzdeki 3-5 yıldaki yük büyümesi (kurumsal genişleme, konut elektrik ekipmanlarında artış gibi) göz önüne alındığında, kapasitenin yaklaşık% 20'lik bir marjı ayırması gerekir (geliştirme planına göre ayarlanmıştır).

Çevresel koşullara uyum sağlayın: Yüksek sıcaklık, yüksek irtifa ve tozlu ortamlar, transformatörün ısı yayılma verimliliğini azaltacaktır. Bu gibi durumlarda, kapasitenin ek olarak%10-20 oranında artırılması gerekir; İyi havalandırılmış ve sıcaklığa uygun bir yere monte edilirse, marj uygun şekilde azaltılabilir.

 

1. Toplam yük kapasitesini hesaplayın

Ekipman Gücü Toplam: Talep faktörünü (eşzamanlılık faktörü) göz önünde bulundurarak tüm yüklerin nominal gücünü (KW) toplayın.

Pik yükleri hesaplayın: Kısa süreli dalgalanmalar varsa (örn. Motor başlangıç ​​akımı), eşdeğer termal yükü hesaplayın veya geçici analiz yapın.

Formül:

         

Nerede:

S=görünür güç (KVA)

​ Ptoplam= Toplam aktif güç (KW)

η=verimlilik

cosφ= güç faktörü

 

2. Transformatör kapasitesini belirleyin

Temel kapasite: Transformatör dereceli bir kapasite seçinHesaplanan yükten biraz daha yüksek (tipik olarak% 20 ~% 30 marj).

Örnek: Yük hesaplaması 800KVA ise, 1000KVA transformatörü seçin.

Aşırı yükleme özelliği: Yük döngüsel olarak dalgalanırsa (örneğin, gündüz varyasyonları), kısa süreli aşırı yüklere izin verilebilir (yağ içi transformatörler tipik olarak 2 saat boyunca 1,3x aşırı yüklemeye izin verir).

Özel Yük İşleme:

Etki yüklerini içeren senaryolar için, transformatörün hesaplanan kapasitesinin düzeltilmesi gerekir. Etki yükleri (elektrik kaynakları ve damgalama ekipmanı gibi), darbe katsayısı (maksimum akımın oranı ile nominal akıma oranı) 2-5'e ulaşarak kısa süreli tepe akımları üretir. Bu gibi durumlarda, kapasite ayarlaması her ikisi de kullanılarak yapılmalıdır."Maksimum talep yöntemi"veya"katsayı düzeltme yöntemi":

Maksimum talep yöntemi: Etki yükünün maksimum aktif gücünü ölçün veya hesaplayın (etkinin süresi göz önüne alındığında), görünen güce dönüştürün ve ardından diğer yüklerin hesaplanan kapasitesiyle üst üste koyun.

Katsayı düzeltme yöntemi: Etki yüklerinin yüksek oranda oluşturduğu sistemler için (örneğin, toplam yükün% 20'sini aşan), hesaplanan temel kapasiteyi 1.2-1.5'lik bir düzeltme faktörü ile çarpın. (Etkiler ne kadar sık ​​ve yoğun olursa, düzeltme faktörü o kadar yüksek olmalıdır.)

Düşük güç faktörleri olan sistemler için (örn. COS değil <0.7), transformatör kapasitesini hesaplamadan önce güç faktörünü 0.85'in üzerine çıkarmak için reaktif güç telafisi (kapasitör bankalarının takılması gibi) uygulanmalıdır. Reaktif güç tazminatından sonra, belirgin güç talebi azalır, bu da gerekli transformatör kapasitesini azaltır ve hem yatırım maliyetlerini hem de enerji tüketimini düşürür.

 

3. Örnek senaryolar

Senaryo 1: Fabrika yükü=500 kw, güç faktörü=0.8, verimlilik=0.9:

→ 800KVA Transformatör'i seçin.

Senaryo 2: Veri Merkezi (7/24 çalışma,% 60 yük oranı) → 1.2x tepe yük kapasitesine sahip yüksek verimli kuru tip transformatör seçin.

Reaktif güç tazminatı ile işbirliği: Endüktif yüklerin egemen olduğu senaryolarda, reaktif güç telafisi için kapasitörlerin montajı güç faktörünü (0.7 ila 0.9 gibi) iyileştirebilir, görünür güç talebini önemli ölçüde azaltır (1000kW yük gibi, görünür güç, güç faktörü 0.7 olduğunda, 0.9'a yükseldikten sonra 1111KVA'ya düştüğünde, 1111KVA'ya düşer, bu nedenle azalır.

Ortam sıcaklığının etkisi: Transformatörün nominal kapasitesi genellikle 40 derecelik bir ortam sıcaklığına göre tasarlanır. Gerçek ortam sıcaklığı uzun süre 40 dereceden yüksekse (yüksek sıcaklık alanlarında dış mekan kurulumu gibi), "sıcaklık düzeltme katsayısına" göre kapasitenin azaltılması gerekir (45 derecedeki düzeltme katsayısı 0.92'dir ve 1000kva transformatör aslında 920kva taşıyabilir).

Çoklu transformatör seçimi: Yük kapasitesi büyük olduğunda, yaygın olarak dağıtıldığında veya güvenilirlik gereksinimi yüksek olduğunda (büyük fabrikalar, hastaneler gibi), paralel olarak birden fazla transformatör çalıştırılabilir. Şu anda, tek bir transformatörün kapasitesi, her bir transformatörün yük hızının dengelenmesini ve belirli bir kişinin aşırı yüklenmesini önlemek için "yük paylaşımı" ilkesine göre seçilmelidir.