Cum să alegeți capacitatea transformatorului pe baza caracteristicilor de încărcare?

 

I. Caracteristici de încărcare: baza de bază pentru selecția capacității transformatorului

Caracteristicile de încărcare se referă la caracteristicile electrice prezentate de echipamentele electrice în timpul funcționării, incluzând în principal tipul de încărcare, mărimea și legea variației, factorul de putere, durata, etc. Aceste caracteristici determină direct cerința de capacitate a transformatorului.

Sarcinile pot fi împărțite în sarcini inductive, sarcini capacitive și încărcături rezistive în funcție de natura lor, iar diferite tipuri au impacturi semnificativ diferite asupra capacității transformatorului.

1) Încărcări inductive: Cum ar fi motoarele, transformatoarele, sudorii electrici, etc. Când aceste încărcături sunt în funcțiune, acestea nu numai că consumă putere activă, ci și generează putere reactivă, ceea ce duce la o scădere a factorului de putere. Existența puterii reactive va crește cererea aparentă de putere a transformatorului. Dacă nu este luată în considerare compensația puterii reactive, trebuie să fie selectat un transformator de capacitate mai mare pentru a răspunde cererii totale de putere activă și reactivă.

2) sarcini capacitive: Cum ar fi condensatoare, generatoare sincrone (atunci când sunt peste - excitate), etc. sunt caracterizate prin furnizarea de putere reactivă, care poate îmbunătăți factorul de putere al sistemului. În scenarii dominate de sarcini capacitive, cererea aparentă de putere aparentă a transformatorului poate fi mai mică decât capacitatea corespunzătoare puterii active, iar selecția trebuie ajustată în combinație cu echilibrul de putere reactiv general.

3) sarcini rezistive: Cum ar fi lămpi incandescente, încălzitoare electrice, cuptoare de rezistență, etc. Factorul de putere al acestor sarcini este aproape de 1, iar puterea aparentă este practic egală cu puterea activă. Selectarea capacității poate fi calculată direct în funcție de puterea activă, fără a lua în considerare suplimentar pierderea de energie reactivă.

 

Mărimea sarcinii nu este fixată, iar intervalul de fluctuație, rezistența la impact și durata afectează în mod direct selecția capacității transformatorului.

1) Încărcare constantă: Cum ar fi echipamentul de linie de producție continuă, sarcina este stabilă aproape de o anumită valoare pentru o lungă perioadă de timp. În acest moment, capacitatea poate fi calculată în funcție de puterea aparentă a încărcăturii nominale, cu o marjă de 10% -15% rezervată (având în vedere îmbătrânirea echipamentelor, pierderea liniei etc.).

2) sarcină fluctuantă: Cum ar fi consumul de energie electrică rezidențială (sarcină mare în timpul vârfurilor de dimineață și seară, sarcină scăzută târziu noaptea), consumul de energie electrică din centrul comercial (sarcină mare în timpul orelor de lucru, sarcină mică după închidere). În astfel de scenarii, este necesar să se numere curba de încărcare a unei zile tipice, să luați sarcina maximă ca punct de referință pentru selecția capacității și să evitați extinderea orb al capacității în funcție de valoarea maximă - dacă durata maximă este scurtă (cum ar fi doar 1-2 ore pe zi), marja poate fi redusă în mod corespunzător la 5% -10% pentru a echilibra eficiența și costurile.

3) Încărcare de impact: Cum ar fi pornirea motorului, funcționarea mașinii de sudare electrică, funcționarea echipamentelor de ștampilare etc. Deși sarcina de impact are o durată scurtă (câteva secunde până la zeci de secunde), aceasta va provoca o suprasolicitare pe termen scurt -}. Dacă capacitatea este insuficientă, poate provoca căderea tensiunii și supraîncălzirea înfășurării. Atunci când selectați, este necesar să se calculeze puterea aparentă în timpul impactului (cum ar fi pornirea motorului aparentă putere=Pornirea curentului × tensiune nominală /√3), asigurați-vă că capacitatea scurtă - de supraîncărcare a termenului al transformatorului îndeplinește cerințele și, dacă este necesar, selectați un transformator cu o capacitate mai mare sau să ia măsuri, cum ar fi pasul de pornire și pornire soft pentru a reduce impactul.

Timpul de funcționare continuu al sarcinii determină „gradul de oboseală” al transformatorului. Sarcinile care funcționează continuu pentru o lungă perioadă de timp (cum ar fi sursele de alimentare a centrelor de date UPS, echipamentele de terapie intensivă în spital) au cerințe mai mari pentru potrivirea capacității, iar transformatorul trebuie să fie asigurat să funcționeze stabil la capacitatea nominală; Pentru încărcările de funcționare intermitent (cum ar fi pompele de irigare agricolă, macaralele turnului șantierului), standardul de capacitate poate fi redus în mod corespunzător, deoarece se află într -o stare de oprire sau de încărcare ușoară de cele mai multe ori, iar temperatura de înfășurare nu se va acumula continuu, dar este necesar să se asigure că sarcina maximă în timpul funcționării nu va depăși capacitatea evaluată a transformatorului.

Satisface cererea maximă de încărcare: Capacitatea transformatorului trebuie să fie mai mare sau egală cu puterea aparentă a încărcăturii maxime pentru a nu se asigura că nu este lung - supraîncărcare a termenului în orice condiții de muncă.

Urmăriți eficiența funcționării economice: Curba de eficiență a transformatorului este „inversă u - în formă”, iar eficiența este cea mai mare atunci când rata de încărcare este de 70% -80% (pierdere minimă). Selecția capacității ar trebui să încerce să facă rata normală de încărcare de funcționare în acest interval pentru a evita „un cal mare care trage un cărucior mic” (eficiența scade semnificativ atunci când rata de încărcare este mai mică de 30%).

Rezervați spațiu de expansiune: Având în vedere creșterea încărcăturii în următorii 3-5 ani (cum ar fi extinderea întreprinderii, creșterea echipamentelor electrice rezidențiale), capacitatea trebuie să rezerve o marjă de aproximativ 20% (ajustată în funcție de planul de dezvoltare).

Adaptați -vă la condițiile de mediu: Temperatură ridicată, altitudine ridicată și medii prăfuite vor reduce eficiența de disipare a căldurii a transformatorului. În astfel de cazuri, capacitatea trebuie să fie crescută în plus cu 10%- 20%; Dacă este instalat într-un puț - ventilat și adecvat temperaturii, marja poate fi redusă corespunzător.

 

1. Calculați capacitatea totală de încărcare

Sumare a echipamentului: Agregați puterea nominală (KW) a tuturor încărcărilor, având în vedere factorul de cerere (factorul de simultaneitate).

Continuați încărcăturile maxime: Dacă există supratensiuni scurte - (de exemplu, curent de pornire a motorului), calculați sarcina termică echivalentă sau efectuați o analiză tranzitorie.

Formula:

         

Unde:

S=Putere aparentă (kVA)

​ Ptotal= Power Active Total (kw)

η=eficiență

cosφ= factor de putere

 

2. Determinați capacitatea transformatorului

Capacitate de bază: Selectați o capacitate nominală transformatoarePuțin mai mare decât sarcina calculată (de obicei 20% ~ 30% marjă).

Exemplu: Dacă calculul sarcinii este de 800kva, alegeți un transformator de 1000kVA.

Capacitate de suprasarcină: Dacă sarcina fluctuează ciclic (de exemplu, zi - variații de noapte), pot fi permise scurte - supraîncărcări ale termenului (ulei - transformatoare imersate permit de obicei supraîncărcarea de 1,3x timp de 2 ore).

Manipulare specială a sarcinii:

Pentru scenarii care implică încărcături de impact, trebuie corectată capacitatea calculată a transformatorului. Sarcinile de impact (cum ar fi sudorii electrici și echipamentele de ștampilare) generează curenți de vârf pe termen scurt -, cu coeficientul lor de impact (raportul dintre curentul maxim și curentul nominal) atingând 2-5. În astfel de cazuri, ajustarea capacității ar trebui să fie efectuată folosind fie„Metoda cererii maxime”sau„Metoda de corecție a coeficientului”:

Metoda cererii maxime: Măsurați sau calculați puterea activă maximă a sarcinii de impact (luând în considerare durata impactului), convertiți -o la o putere aparentă și apoi suprapuneți -o cu capacitatea calculată a altor sarcini.

Metoda de corecție a coeficientului: Pentru sistemele în care încărcările de impact reprezintă o proporție ridicată (de exemplu, care depășește 20% din sarcina totală), înmulțiți capacitatea de bază calculată cu un factor de corecție de 1,2-1,5. (Cu cât impactul este mai frecvent și mai intens, cu atât ar trebui să fie mai mare factorul de corecție.)

Pentru sistemele cu factori de putere scăzută (de exemplu, cosφ <0.7), compensarea puterii reactive (cum ar fi instalarea băncilor condensatoare) ar trebui să fie implementată mai întâi pentru a îmbunătăți factorul de putere la peste 0,85 înainte de a calcula capacitatea transformatorului. După compensarea puterii reactive, cererea de putere aparentă scade, ceea ce reduce capacitatea de transformare necesară și scade atât costurile de investiții, cât și consumul de energie.

 

3. Exemple de scenarii

Scenariul 1: Încărcare din fabrică=500 kw, factor de putere=0.8, eficiență=0.9:

→ Selectați Transformatorul 800KVA.

Scenariul 2: Centrul de date (operație 24/7, rata de încărcare de 60%) → Alegeți ridicat - eficiență uscată - transformator de tip cu capacitate de încărcare maximă de 1,2x.

Cooperare cu compensarea puterii reactive: În scenariile dominate de sarcini inductive, instalarea condensatoarelor pentru compensarea puterii reactive poate îmbunătăți factorul de putere (cum ar fi de la 0,7 la 0,9), reducând semnificativ cererea aparentă de putere (cum ar fi 1000kw sarcină, puterea aparentă este de 1429KVA atunci când factorul de putere este de 0,7 și scade la 1111KVA după creșterea la 0,9), prin urmare, factorul de putere, și scade capacitatea de transformare și investiția.

Influența temperaturii ambientale: Capacitatea nominală a transformatorului este de obicei proiectată pe baza unei temperaturi ambientale de 40 de grade. Dacă temperatura ambientală efectivă este mai mare de 40 de grade pentru o lungă perioadă de timp (cum ar fi instalarea în aer liber în zonele de temperatură ridicate -), capacitatea trebuie să fie redusă în funcție de „coeficientul de corecție a temperaturii” (cum ar fi coeficientul de corecție la 45 de grade este de 0,92, iar un transformator de 1000kVA poate transporta de fapt doar 920kVA).

Selectarea mai multor transformatoare: Când capacitatea de încărcare este mare, distribuită pe scară largă sau cerința de fiabilitate este ridicată (cum ar fi fabrici mari, spitale), mai multe transformatoare pot fi operate în paralel. În acest moment, capacitatea unui singur transformator ar trebui să fie selectată în funcție de principiul „Partajarea încărcării” pentru a se asigura că rata de încărcare a fiecărui transformator este echilibrată și evitați supraîncărcarea unei anumite.