Στον τομέα της μεταφοράς και διανομής ισχύος, οι μετασχηματιστές είναι ο βασικός εξοπλισμός που αναλαμβάνει το έργο της μετατροπής τάσης και της μεταφοράς ισχύος. Όποιος έχει έρθει σε επαφή με μετασχηματιστές θα βρει ένα κοινό φαινόμενο: η ονομαστική τιμή των μετασχηματιστών σημειώνεται πάντα σε kVA (κιλοβολτ-αμπέρ) αντί για kW (κιλοβάτ). Αυτή δεν είναι μια τυχαία επιλογή, αλλά μια επιστημονική ρύθμιση που βασίζεται στην αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών και στις πραγματικές ανάγκες εφαρμογής. Ειδικά για εξοπλισμό όπως π.χΜετασχηματιστής ξηρού τύπου 150 kvaκαι μετασχηματιστή διανομής ξηρού τύπου, οι ονομαστικές τους τιμές ακολουθούν επίσης αυτήν την αρχή, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της ασφαλούς και αποτελεσματικής λειτουργίας σε βιομηχανικά και εμπορικά σενάρια.
Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να διευκρινίσουμε τη βασική λειτουργία των μετασχηματιστών: μεταδίδουν μόνο ισχύ από το ένα κύκλωμα στο άλλο χωρίς να αλλάζουν την ισχύ και τη συχνότητα. Με άλλα λόγια, οι μετασχηματιστές μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τις τιμές του ρεύματος και της τάσης μόνο υπό την προϋπόθεση ότι η ισχύς και η συχνότητα παραμένουν αμετάβλητες. Η πινακίδα ενός μετασχηματιστή εκτυπώνεται συνήθως με βασικά δεδομένα, όπως ονομαστική τιμή VA, μονοφασικός-τρεις-τύπος (μετασχηματιστής ισχύος ή διανομής), step{4}}επάνω/βήμα-τύπος και λειτουργία σύνδεσης, ώστε να βοηθηθούν οι χρήστες να κατανοήσουν την απόδοση του εξοπλισμού. Μεταξύ αυτών, η βαθμολογία VA ή kVA είναι η πιο κρίσιμη παράμετρος, η οποία σχετίζεται στενά με την απώλεια του μετασχηματιστή.
Οι μετασχηματιστές έχουν δύο κύριους τύπους απωλειών κατά τη λειτουργία, οι οποίοι καθορίζουν άμεσα τη μέθοδο σήμανσης της ονομαστικής τους αξίας:
1. Απώλεια χαλκού: Υπολογίζεται με τον τύπο I²R, ο οποίος εξαρτάται από το ρεύμα που διέρχεται από τις περιελίξεις του μετασχηματιστή. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια χαλκού. Για μετασχηματιστή διανομής ξηρού τύπου, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως σε σενάρια διανομής ισχύος σε εσωτερικούς χώρους, ο ορθολογικός έλεγχος της απώλειας χαλκού είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση μακροπρόθεσμης σταθερής λειτουργίας.
2. Απώλεια σιδήρου (γνωστή και ως απώλεια πυρήνα ή απώλεια μόνωσης): Προκαλείται από δινορεύμα και φαινόμενο υστέρησης στον πυρήνα του σιδήρου, το οποίο εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται στον μετασχηματιστή. Όσο ο μετασχηματιστής είναι ενεργοποιημένος, η απώλεια σιδήρου θα υπάρχει σταθερά και βασικά δεν επηρεάζεται από το φορτίο. Ο μετασχηματιστής ξηρού τύπου 150 kva, ο οποίος προτιμάται σε μικρές και μεσαίες βιομηχανικές εγκαταστάσεις, έχει επίσης τέτοια χαρακτηριστικά απώλειας και οι απώλειες σιδήρου του καθορίζονται κάτω από την ονομαστική τάση.
Το βασικό σημείο είναι ότι η συνολική απώλεια του μετασχηματιστή εξαρτάται από την τάση (V) και το ρεύμα (I), το οποίο εκφράζεται σε βολτ-αμπέρ (VA) και δεν έχει καμία σχέση με τον συντελεστή ισχύος φορτίου (PF). Αυτός είναι ο βασικός λόγος για τον οποίο οι τιμές των μετασχηματιστών εκφράζονται σε VA ή kVA αντί για W ή kW. Όταν οι κατασκευαστές σχεδιάζουν μετασχηματιστές όπως μετασχηματιστή ξηρού τύπου 150 kva καιμετασχηματιστής διανομής ξηρού τύπου, δεν μπορούν να προβλέψουν τους συγκεκριμένους τύπους φορτίου με τους οποίους θα συνδεθούν οι μετασχηματιστές στο μέλλον.
Το φορτίο που συνδέεται στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή μπορεί να είναι ωμικό (όπως ηλεκτρικοί θερμαντήρες), επαγωγικό (όπως κινητήρες), χωρητικό (όπως πυκνωτές) ή μικτά φορτία. Διαφορετικοί τύποι φορτίου θα οδηγήσουν σε διαφορετικές τιμές συντελεστή ισχύος. Για παράδειγμα, ο συντελεστής ισχύος του καθαρού ωμικού φορτίου είναι 1, ενώ ο συντελεστής ισχύος του επαγωγικού ή χωρητικού φορτίου είναι συνήθως μικρότερος από 1. Εάν ο μετασχηματιστής έχει ονομαστική τιμή σε kW, θα περιοριστεί από τον συντελεστή ισχύος, με αποτέλεσμα ανακριβή σήμανση χωρητικότητας και ακόμη και πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια.
Ας χρησιμοποιήσουμε ένα πρακτικό παράδειγμα για να επεξηγήσουμε περαιτέρω αυτήν την αρχή. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν μετασχηματιστή μονής-βαθμίδας-επάνω, ο οποίος είναι παρόμοιος με την αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή ξηρού τύπου 150 kva όσον αφορά τα χαρακτηριστικά απώλειας:
Ονομαστική τιμή μετασχηματιστή σε kVA=11kVA Πρωτεύουσα τάση=110V Πρωτεύον ρεύμα=100A δευτερεύουσα τάση=220V δευτερεύον ρεύμα=50Μια δευτερεύουσα ισοδύναμη αντίσταση=5Ω Απώλεια σιδήρου=30W
Περίπτωση 1: Συνδέστε ένα ωμικό φορτίο στη δευτερεύουσα πλευρά, με συντελεστή ισχύος Φ=1. Αυτή τη στιγμή, η συνολική απώλεια του μετασχηματιστή είναι απώλεια χαλκού + απώλεια σιδήρου, δηλαδή I²R + απώλεια σιδήρου. Αντικατάσταση των τιμών: (50² × 5) + 30W=12530W=12.53kW. Η ισχύς εξόδου του μετασχηματιστή είναι P=V × I × Cosϕ=220 × 50 × 1=11kW. Η ονομαστική τιμή του μετασχηματιστή είναι (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
Περίπτωση 2: Συνδέστε ένα επαγωγικό ή χωρητικό φορτίο στη δευτερεύουσα πλευρά, με συντελεστή ισχύος Φ=0.6. Αυτή τη στιγμή, η συνολική απώλεια του μετασχηματιστή εξακολουθεί να είναι απώλεια χαλκού + απώλεια σιδήρου, που είναι ακόμα 12,53 kW. Ωστόσο, η ισχύς εξόδου του μετασχηματιστή γίνεται P=220 × 50 × 0.6=6.6kW. Η ονομαστική τιμή του μετασχηματιστή εξακολουθεί να είναι (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
Μπορεί να φανεί από το παράδειγμα ότι η ονομαστική τιμή του μετασχηματιστή (11kVA) παραμένει αμετάβλητη, αλλά η πραγματική ισχύς εξόδου ποικίλλει ανάλογα με τον συντελεστή ισχύος. Αυτό συμβαίνει επειδή η απώλεια του μετασχηματιστή σχετίζεται μόνο με την τάση και το ρεύμα, όχι με τον συντελεστή ισχύος. Για μετασχηματιστή διανομής ξηρού τύπου που χρησιμοποιείται σε συστήματα διανομής ισχύος, αυτό το χαρακτηριστικό διασφαλίζει ότι μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικά περιβάλλοντα φορτίου και να διατηρήσει σταθερή απόδοση.
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDείναι επαγγελματίας κατασκευαστής εξοπλισμού μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, ο οποίος έχει πλούσια εμπειρία στην παραγωγή και Ε&Α μετασχηματιστών. Η εταιρεία παράγει κυρίως μετασχηματιστές ισχύος βυθισμένου σε λάδι, μετασχηματιστές ισχύος ξηρού-τύπου ισχύος, μετασχηματιστές ισχύος τριών-μετασχηματιστών ισχύος βυθισμένου σε λάδι, μετασχηματιστές ισχύος ξηρού-τύπου τριών διαστάσεων-μετασχηματιστές ισχύος με έλικα, εξόρυξης έκρηξης{5}}μετασχηματιστές τροφοδοσίας ξηρού{6}}υπομονωτικού ξηρού{6}}μετασχηματιστές υποβάθμισης ξηρού{6}τύπου κινητού-υπομονωμένου τύπου ph, εξόρυξης μετασχηματιστές, μετασχηματιστές ισχύος ρυθμιζόμενης ικανότητας φορτίου, μετασχηματιστές ξηρού{8}}τύπου ατμομηχανής, καθώς και προκατασκευασμένοι υποσταθμοί, αρθρωτοί υποσταθμοί, υποσταθμοί τύπου κιβωτίου αιολικής ενέργειας, συσκευές μεταγωγής υψηλής και χαμηλής τάσης και άλλος εξοπλισμός μεταφοράς και διανομής. Είτε πρόκειται για μετασχηματιστή ξηρού τύπου 150 kva είτε για μετασχηματιστή διανομής ξηρού τύπου, η εταιρεία τηρεί αυστηρά πρότυπα ποιότητας, διασφαλίζει ότι η ονομαστική αξία του προϊόντος είναι ακριβής και αξιόπιστη και ανταποκρίνεται στις διαφορετικές ανάγκες βιομηχανικών, εμπορικών και εξορυκτικών τομέων.
Συμπερασματικά, η ονομαστική τιμή των μετασχηματιστών σημειώνεται σε kVA αντί για kW, η οποία καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά απώλειας των μετασχηματιστών και την αβεβαιότητα των τύπων φορτίου. Αυτή η μέθοδος σήμανσης μπορεί να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια τη μέγιστη χωρητικότητα που μπορεί να αντέξει ο μετασχηματιστής, να εξασφαλίσει την ασφαλή και σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού και επίσης να παρέχει μια επιστημονική βάση στους χρήστες για την επιλογή και τη χρήση μετασχηματιστών. Για εξοπλισμό όπως ο μετασχηματιστής ξηρού τύπου 150 kva και ο μετασχηματιστής διανομής ξηρού τύπου, η κατανόηση αυτής της αρχής έχει μεγάλη σημασία για την ορθολογική επιλογή, εγκατάσταση και συντήρηση.