변압기 손실 계산: 실용적이고 인간 친화적인- 가이드

실제-변압기는 마술처럼 모든 입력 전력을 유용한 출력으로 변환하지 않습니다. 물론 꽤 효율적이지만, 항상 "흡수"되어 열로 바뀌는 에너지가 있습니다. 그 열기는 주로 두 가지 큰 손실에서 비롯됩니다.

코어 손실(철 손실)

구리 손실(권선 손실)

이러한 손실을 이해한다면 다음을 통해 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.능률, 열 설계, 그리고운영 비용. 그리고 솔직히 변압기 손실은 단지 이론적인 문제가 아닙니다.{1}}이러한 손실은 지불 금액과 장비의 상태 유지 기간에 직접적인 영향을 미칩니다.

코어 손실(-부하 손실 없음)

코어 손실은 변압기의 부하가 높지 않은 경우에도 대부분 존재합니다. 그래서 종종 불린다.부하 손실 없음--그들은 머문다상당히 일정하다부하와 함께.

코어 손실은 일반적으로 다음과 같습니다.

히스테리시스 손실: 코어 물질의 자구를 계속 뒤집는 데 사용되는 에너지

와전류 손실: 라미네이션에 유도된 전류가 열로 변합니다.

코어 손실은 어떻게 측정되나요?

그들은 다음을 사용하여 측정됩니다.개방회로(OC) 테스트:

정격 전압이 1차측에 인가됩니다.

보조가 남았다개방-회로

전력계 판독값은 일반적으로 다음과 같이 기록되는 코어 손실을 제공합니다.

대략적인 핵심-손실 관계

엔지니어는 종종 다음과 같은 단순화된 공식을 사용합니다(실제 변환기는 결코 "완벽"하지 않지만 추세를 이해하는 데는 좋습니다).

어디:

구리 손실(부하 손실)

구리 손실은 전류가 권선을 통해 흐르기 때문에 발생합니다. 저항을 통해 전류가 흐를 때마다 가열이 발생합니다.-클래식.

요점:구리 손실은 부하 전류의 제곱에 따라 증가합니다.이는 변압기에 더 많은 부하가 걸리면 빠르게 증가할 수 있음을 의미합니다.

구리 손실은 어떻게 측정됩니까?

그들은 다음을 사용하여 발견됩니다.단락(SC) 테스트:

권선 하나가 단락되었습니다.

정격 전류가 순환할 때까지 다른 권선에 전압을 점차적으로 인가합니다.

전력계 판독값은전체{0}}부하 구리 손실, 흔히 불리는

모든 부하 수준에서 구리 손실

부하 전류가​ 그리고 정격 전류는​, 그런 다음:

그렇습니다.-변압기를 50%까지 부하해도 구리 손실은 절반으로 줄어들지 않습니다. 그들은 약 1/4로 떨어집니다. 이것이 바로 "사각형" 효과입니다.

변압기 효율은 손실을 포함하여 지출한 전력과 비교하여 실제로 얻을 수 있는 유용한 전력의 양을 알려줍니다.

보다 실용적인 방법(kVA, PF 및 부하율 사용)

실제-계산에서는 kVA 등급과 역률(PF)을 사용하는 것이 일반적입니다. 실용적인 형태 중 하나는 다음과 같습니다.

효율성은 언제 최고조에 달합니까?

최고 효율성은 일반적으로 다음과 같은 경우에 발생합니다.

그리고 많은 배전 변압기에서 그 "최적 지점"은 종종 주변에 위치합니다.전체 부하의 50~70%. (자연의 법칙은 아니지만 일반적인 패턴입니다.)

우리가500kVA, 11kV/415V제조업체 테스트 데이터가 포함된 배전 변압기:

주어진 부하에서 구리 손실

부하가, 그 다음에:

예를 들어 50% 로드에서 다음과 같습니다.

이는 코어 손실(1.8kW)에 매우 가깝습니다. 이는 종종 해당 부하 수준에서 효율성이 가장 높은 이유를 설명합니다.

다양한 부하에서의 손실 및 효율성(Unity PF)

(원래 예제에서와 같이 Unity PF를 사용합니다.)

손실은 단순히 '일어나는' 것이 아니라-다음과 같은 다양한 설계 및 운영 세부사항의 영향을 받습니다.

핵심 소재
더 나은 재료(예: 고급-규소강 또는 비정질 합금)는 일반적으로 히스테리시스를 줄입니다.

설계 자속 밀도
낮추다코어 손실에 도움이 되지만{0}}더 많은 코어 크기가 필요할 수 있습니다.

권선저항
도체의 두께가 두꺼워지고 저항이 낮아지면 일반적으로 구리 손실이 줄어듭니다.

온도
온도에 따라 저항이 증가하므로 구리 손실도 증가합니다. (IEC/IEEE 규칙에 따라 75도와 같은 표준으로 수정되는 경우가 많습니다.)

부하의 고조파
비선형 부하는-추가 와전류 및 표유 손실을 추가할 수 있으므로{1}}"실제 손실"은 깨끗한 정현파 부하에서 예상하는 것보다 더 나쁠 수 있습니다.

다양한 유형/크기의 변압기는 손실을 다르게 분할하는 경향이 있습니다. 일반적인 대략적인 지침은 다음과 같습니다.

소형 배전 변압기: 코어 손실은 ~25~40%, 구리 ~60~75%일 수 있습니다.

전력(대형) 변압기: 코어 손실 ~30~50%, 구리 ~50~70%

다시 말하지만, 디자인에 따라 다르지만-생각해보면 유용한 그림입니다.

변압기 손실을 정확하게 계산하면 다음에 대해 더 현명한 결정을 내릴 수 있습니다.

변압기의 크기를 결정하는 방법,

효율적으로 로드하는 방법,

비용이 많이 들기 전에 유지 관리를 계획하는 방법을 알아보세요.

OC 및 SC 테스트는 확실한 실제 데이터를 제공하지만, 최신 변압기 엔지니어링은 그 이상을 제공하는 경우가 많습니다.-유한 요소 분석을 사용하여 표류 손실 및 핫스팟 온도(고장 위험이 숨어 있는 경향이 있는)-온도 등을 추정합니다.

전기 가격이 상승하고 전 세계적으로 효율성 요구 사항이 강화됨에 따라(DOE/EU{0}}스타일 이니셔티브를 생각해 보세요) 손실 최소화는 더 이상 '있으면 좋은' 일이 아니라-실질적인 경제 및 환경적 우선순위가 되었습니다.

요점:항상 명판 데이터를 확인하고 다음과 같은 표준을 따르십시오.IEC 60076인증된 손실 값이 필요할 때.

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