Preis eines Transformators

4K Dimensionieren eines Transformators Grundlagen #1 (Januar 2019).

Anonim

Öltransformator

Heute zeichnet sich die Herstellung von Transformatoren durch eine große Vielfalt an Designs aus, die in relativ kurzen Stückzahlen hergestellt werden, um die Anforderungen einer Vielzahl von Kunden mit sich ständig ändernden Erwartungen zu erfüllen. Schwankungen der Rohstoffpreise haben natürlich einen wesentlichen Einfluss.

Der Konstrukteur hat eine bestimmte Auswahl an Lösungen, die angewendet werden können, um einen Transformator mit erwarteten Nennverlusten zu bauen. Es ist möglich, beispielsweise verschiedene magnetische Materialien zu verwenden oder die Proportionen zwischen dem Grad der magnetischen Induktion und der Stromdichte zu ändern. Aus Sicht des Herstellers ist es jedoch wichtig, dass der Transformator mit den erwarteten Parametern optimal ausgelegt wird.

Es ist auch möglich, das Verhältnis von Kupfer zu Stahlmengen zu variieren. Nach einer alten Faustregel der Transformatorenindustrie liegt das Produktionskostenoptimum irgendwo bei einem Verhältnis von Stahl zu Kupfer von 2: 1.

Es ist jedoch ein ziemlich flaches Optimum und variiert natürlich mit dem Preisverhältnis von Stahl zu Kupfer. Unabhängig davon ist zu berücksichtigen, dass die Betriebseigenschaften des Transformators auch bei Variation der Anteile variieren, insbesondere im Hinblick auf Verluste:

Wenn die Stromdichten in den Wicklungen und die magnetische Flussdichte in der Kernkonstante konstant gehalten werden, ist der Verlust pro Kilogramm Kupfer bzw. Stahl mehr oder weniger konstant. Ein Transformator, der nach dieser Philosophie entworfen wurde, aber mit mehr Eisen und weniger Kupfer, neigt dazu, höhere Eisenverluste zu haben, und einer mit mehr Kupfer und weniger Eisen wird höhere Kupferverluste haben . Das heißt aber nicht, dass sich Kupfer auf Stahl lohnt! Die Verbesserung des Kernquerschnitts, während die Anzahl der Windungen konstant gehalten wird, verringert vielmehr die Kernverluste, und die Erhöhung des Kupferquerschnitts, während der Kernquerschnitt konstant gehalten wird, reduziert die Kupferverluste.

Kurz gesagt: Der sperrigere Transformator wird immer effizienter sein, und die Metallpreise werden immer ein Hindernis für seine Umsetzung sein.

Der Fortschritt im Bereich der Berechnungstechniken erlaubt eine Optimierung, um ein präzises Modell der Transformatorgeometrie zu erhalten, wobei der tatsächliche Kernquerschnitt und die Position der Wicklungen berücksichtigt werden. Es ermöglicht eine genaue Berechnung der Wandlerparameter. Den Herstellern stehen viele Methoden der Entwurfsoptimierung zur Verfügung, die bei der Lösung der jeweiligen Probleme verwendet werden können.

Bei den heutigen Rohstoffpreisen (verlustarmer Magnetstahl 2 500 - 3 000 € / Tonne, Kupfer 6 000 - 7 000 € / Tonne) liegt der indikative Transformatorpreis für Wechselstrom 'Klasse 100 kVA typischer Verteilungstransformator bei etwa 3 000 €, 400 kVA rund 7 000 € und 1 000 kVA rund 12 000 €.

Die Preis / Rating-Merkmale können grob wie folgt beschrieben werden:

woher:
C 1 - ist die Kosten des Transformators "1"
C 0 - ist die Kosten des Transformators "0"
S 1n - ist die Nennleistung des Transformators "1"
S 0n - ist die Nennleistung des Transformators "0"
x - Exponent (Kostenfaktor)

Der X- Faktor beträgt etwa 0, 4 bis 0, 5. Für effizientere Einheiten neigt dieser Faktor dazu, bis zu 0, 6 oder sogar noch höher zu steigen. Trockentransformatoren, die Nennverluste darstellen, die durch die Norm HD 538 spezifiziert sind, sind gewöhnlich ein paar Prozent leichter als Öltransformatoren (da sie kein Öl enthalten), aber aufgrund des teureren Herstellungsverfahrens sind sie etwa 10% bis 30% teurer als CC "Ölgefüllte Maschinen.

Aufgrund einiger Unterschiede in der Konstruktion, insbesondere des Magnetkreises, sind die Leerlaufverluste von Trockentransformatoren wesentlich höher als in Öltransformatoren. Dank Optimierungsbemühungen und Technologieverbesserungen gibt es einen Bereich für die Reduzierung der Transformatorherstellungskosten. Die Rohstoffpreise sind in den letzten Jahren gestiegen und haben den kostenreduzierenden Effekt von Optimierung und technologischer Verbesserung überwogen.

Die Kosten für aktive Materialien in typischen Transformatoren stiegen zwischen den Jahren 2003 und 2007 um mehr als 50%. Unter diesen Bedingungen kann die Optimierung des Transformatordesigns zu Einsparungen von etwa 5% bei den Herstellungskosten führen. Dieser Effekt ist bei weniger effizienten Maschinen besser.

Bitte beachten Sie, dass, wenn der Preis für beide aktiven Materialien (Magnetstahl und Wickelmaterial) in ähnlichem Verhältnis steigt, die Optimierung nur marginale Einsparungen bei den Herstellungskosten bringt, wenn die gleichen Verlustniveaus angegeben werden. Daher ziehen es die Hersteller eher vor, eine auf Großschreibung basierende Formel zu vereinbaren, wenn die Optimierung des Transformators einige Einsparungen bei den Herstellungskosten bringen kann.

Heute stellen die kostenaktiven Materialien in einem durchschnittlichen Verteilungstransformator ungefähr 50% des Gesamtpreises des Transformators dar; unter Berücksichtigung aller Materialien erhöht sich dieser auf 70% des Gesamtpreises.

oben

Nehmen wir als Beispiel einen typischen mittelgroßen Verteilungstransformator

Eine Effizienzverbesserung durch Senkung der Leerlaufverluste erhöht die Kosten um ca. 0, 3% bis 0, 7% bei 1% Verlustminderung im Bereich moderater Verluste (zwischen A 'und C') und von 0, 7% (nahe C ') bis 1, 4% im Bereich sehr geringer Verluste (mehr als 20% unter C '). Bei Lastverlusten ist dieser Anteil höher, auch bei kleinerer Verlustverlustreduzierung und reicht von 0, 6% bis 1%.

Wenn wir anfangen, den Lastverlust im Bereich von Level C minus 15% (neuer Ak-Level) zu reduzieren, können sich diese Kosten auf 1, 6% erhöhen.

Sehr grob, wenn beide Verluste gleichzeitig reduziert werden, sollten die Kosten theoretisch höher sein (wenn die Leerlaufverluste durch Hinzufügen von mehr Stahl verringert werden, wird der Kern breiter und erfordert eine längere Leiterbahn, was zu einer Erhöhung des Widerstands und des Lastverlustes führt Verluste werden durch Erhöhung des Leiterquerschnitts verringert, der Kern wird größer und erfordert mehr Stahl, aber tatsächlich ist dieser Effekt bis zu einem bestimmten Niveau beider Verluste fast vernachlässigbar. Darüber hinaus führt das gleichzeitige Reduzieren beider Verluste zu einem suboptimalen Anstieg, und ein Weitergehen in Richtung beider Reduktionsextreme wird extrem teuer und absolut unpraktisch.

Es ist jedoch erwähnenswert, dass eine Reduzierung des Lastverlustes durch Erhöhung der Menge an Leitermaterial nicht notwendigerweise die kosteneffektivste Maßnahme ist. Wie bereits erwähnt, ist es zur Reduzierung der Lastverluste durch Konstruktionsoptimierung möglich, die Kupfermenge zu reduzieren, aber andere Transformatorparameter zu ändern, z. B. das Hinzufügen von mehr oder höherwertigem Magnetstahl.

Als sehr allgemeiner Vergleich waren vor zehn Jahren amorphe Transformatoren um den Faktor 2 oder mehr teurer als die europäischen Durchschnittstransformatoren (mit AC-Verlusten). Heute hat sich dieser Anteil auf einen Faktor von 1, 5 oder weniger reduziert.

QUELLE: Strategien zur Entwicklung und Verbreitung energieeffizienter Verteilungstransformatoren

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