Alacsony veszteségű, olajos merülőtranszformátorok szállítójaként személyesen tapasztaltam, hogy ezek a transzformátorok milyen döntő szerepet játszanak az áramelosztó rendszerekben. Az egyik kulcstényező, amely jelentősen befolyásolhatja ezeknek a transzformátoroknak a teljesítményét, az elektromos betáplálás frekvenciája. Ebben a blogban a frekvenciaváltozás különféle hatásaival foglalkozom az alacsony veszteségű olajos merülő transzformátorokra.
1. Alapveszteségek
Az alacsony veszteségű olajba merülő transzformátorok magja jellemzően kiváló minőségű mágneses anyagokból, például szilíciumacélból készül. A magveszteségek hiszterézisveszteségből és örvényáram-veszteségből állnak.
Hiszterézis veszteségek
Hiszterézis veszteségek lépnek fel a mag anyagának ismételt mágnesezése és lemágnesezése miatt, amikor a váltakozó áram iránya változtat. A hiszterézisveszteség (P_h) arányos a frekvenciával (f) és a hiszterézis hurok területével. Matematikailag (P_h = k_h f B_m^{n}), ahol (k_h) a maganyagra vonatkozó állandó, (B_m) a maximális fluxussűrűség, és (n) egy kitevő, amely általában 1,5 és 2 között mozog.
A frekvencia növekedésével a másodpercenkénti mágnesezési-lemágnesezési ciklusok száma is növekszik. Ennek eredményeként a transzformátormag hiszterézisveszteségei arányosan növekednek. Ez azt jelenti, hogy a transzformátor több energiát fogyaszt csak azért, hogy fenntartsa a mágneses mezőt a magban, ami az általános hatásfok csökkenéséhez vezet.
Örvényáram veszteségek
Az örvényáram-veszteségeket a mágneses tér változása miatt a magban indukált áramok (örvényáramok) okozzák. Az örvényáram-veszteség (P_e) arányos a frekvencia (f^2) és a maximális fluxussűrűség négyzetével (B_m^2). Az örvényáram-veszteség képlete: (P_e=k_e f^{2} B_m^{2}), ahol (k_e) a maganyaggal és annak geometriájával kapcsolatos állandó.
A frekvencia növekedése az örvényáram-veszteségek jelentős növekedését okozza. Mivel az alacsony veszteségű olajba merülő transzformátorokat a veszteségek minimalizálására tervezték, az örvényáram-veszteségek nagymértékű növekedése komoly aggodalomra ad okot. A nagyobb örvényáram veszteségek nemcsak a transzformátor hatásfokát csökkentik, hanem több hőt is termelnek, ami esetleg károsíthatja a tekercsek szigetelését, ha nem megfelelően kezelik.
2. Fluxussűrűség
A transzformátorban a feszültség (V), a frekvencia (f) és a fluxussűrűség (B_m) közötti összefüggést a (V = 4,44 f NA B_m) egyenlet adja meg, ahol (N) a tekercs meneteinek száma, (A) pedig a mag keresztmetszete.
Ha a feszültség állandó marad és a frekvencia csökken, a fluxussűrűség (B_m) nő. A nagyobb fluxussűrűség a maganyag telítéséhez vezethet. Amikor a mag telítődik, a mag mágneses permeabilitása csökken, és a mágnesező áram jelentősen megnő. Ez a transzformátor túlmelegedését okozhatja, és akár a szigetelés meghibásodásához is vezethet.
Ezzel szemben, ha a frekvencia növekszik, miközben a feszültség állandó marad, a fluxussűrűség csökken. Az alacsonyabb fluxussűrűség azt jelenti, hogy a transzformátor a mágnesezési görbe lineárisabb tartományában működik, ami csökkentheti a magveszteséget és javíthatja a transzformátor általános teljesítményét.
3. Tekercselési impedancia
A transzformátor tekercseinek impedanciája az ellenállásból (R) és a reaktanciából (X) áll. A reaktancia (X = 2\pi fL), ahol (L) a tekercs induktivitása.
A frekvencia növekedésével a tekercsek reaktanciája arányosan növekszik. Ez az impedancia változás befolyásolhatja a transzformátor feszültségszabályozását. A feszültségszabályozás a másodlagos feszültségnek az üresjáratról a teljes terhelésre történő változását jelenti. A megnövekedett frekvencia miatti nagyobb reaktancia nagyobb feszültségeséshez vezethet a tekercseken terhelés alatt, ami gyengébb feszültségszabályozást eredményez.
Másrészt a frekvencia csökkenése a tekercsek reaktanciájának csökkenését okozza. Ez terhelés alatt kisebb feszültségeséshez vezethet, de a transzformátor feszültség alá helyezése során a bekapcsolási áram is megnőhet, ami aggályos lehet az elektromos rendszer számára.
4. A szigetelőolaj dielektromos tulajdonságai
Az alacsony veszteségű olajba merülő transzformátor szigetelőolaja döntő szerepet játszik az elektromos szigetelésben és a hőelvezetésben. A szigetelőolaj dielektromos tulajdonságait a frekvenciaváltozások befolyásolhatják.
Magasabb frekvenciákon az olajmolekulák polarizációja megváltozhat, ami befolyásolhatja az olaj dielektromos állandóját és dielektromos veszteségi tényezőjét. A dielektromos veszteségtényező növekedése azt jelenti, hogy több energia disszipálódik hőként az olajban. Ez az olaj hőmérsékletének növekedéséhez vezethet, ami idővel ronthatja a szigetelési tulajdonságokat.
A transzformátor megfelelő működése érdekében elengedhetetlen a szigetelőolaj dielektromos tulajdonságainak rendszeres ellenőrzése. Használhat egyTovábbfejlesztett szigetelőolaj dielektromos szilárdságvizsgálóaz olaj dielektromos szilárdságának mérésére és az esetleges problémák észlelésére.
5. A védelmi és felügyeleti rendszerekre gyakorolt hatás
A frekvenciaváltozások befolyásolhatják az alacsony veszteségű olajos transzformátorokhoz kapcsolódó védelmi és felügyeleti rendszerek teljesítményét is.
Relé védelem
A relévédelmi rendszereket úgy tervezték, hogy észleljék a transzformátor abnormális állapotait, és a károsodások elkerülése érdekében leválasztsák az áramrendszerről. Sok relé frekvenciaérzékeny. Például a túláram relék és a differenciálrelék eltérően működhetnek különböző frekvenciákon.
A frekvencia változása befolyásolhatja a relé mérések pontosságát. A megbízható védelem érdekében fontos, hogy olyan reléket használjanak, amelyek széles frekvenciatartományban működnek. Megfontolhatja az aHatfázisú relévédelmet vizsgáló műszera relévédelmi rendszerek tesztelésére és kalibrálására.
Áramellátás minőségének felügyelete
Az áramminőség-elemzőket különféle paraméterek, például feszültség, áram, frekvencia és a transzformátor harmonikusainak monitorozására használják. A frekvencia változása befolyásolhatja a mérések pontosságát.
ANagy pontosságú energiaminőség-elemzőpontos méréseket tud nyújtani frekvenciaingadozások jelenlétében is. Ez alapvető fontosságú az áramminőséggel kapcsolatos problémák észleléséhez és a transzformátor megfelelő működésének biztosításához.
Következtetés
Összefoglalva, a frekvenciaváltozás jelentős hatással lehet az alacsony veszteségű olajos merülőtranszformátorok teljesítményére. Befolyásolja a magveszteségeket, a fluxussűrűséget, a tekercselés impedanciáját, a szigetelőolaj dielektromos tulajdonságait, valamint a védelmi és felügyeleti rendszerek teljesítményét.
Alacsony veszteségű, olajba merülő transzformátorok szállítójaként megértjük e tényezők fontosságát, és transzformátorainkat úgy tervezzük, hogy hatékonyan működjenek széles frekvenciatartományon. Ha megbízható kis veszteségű olajos transzformátorra van szüksége, vagy bármilyen kérdése van a frekvencia transzformátorokra gyakorolt hatásával kapcsolatban, kérjük, forduljon hozzánk bizalommal beszerzés és további megbeszélések miatt.
Hivatkozások
- Grover, FW (1946). Induktivitás számítások: munkaképletek és táblázatok. Dover kiadványok.
- Stevenson, WD (1982). Az energiarendszer-elemzés elemei. McGraw – Hill.
- Westinghouse Electric Corporation. (1964). Elektromos átviteli és elosztási kézikönyv. Westinghouse Electric Corporation.
