Transformator zusätzliche Verluste aufgrund von Oberschwingungen

Why do I Teach Penny Stocks (Instead of Just Trading)? (Juli 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Oberwellenspannungen

Nichtlineare Lasten, wie zum Beispiel leistungselektronische Vorrichtungen, wie zum Beispiel variable Drehzahlantriebe an Motorsystemen, Computer, USV-Systeme, Fernsehgeräte und Kompaktleuchtstofflampen, verursachen harmonische Ströme in dem Netzwerk.

Transformator zusätzliche Verluste aufgrund von Oberschwingungen (auf Foto PECO Fin Umspannwerk 2)

Oberwellenspannungen werden in der Impedanz des Netzwerks durch die harmonischen Lastströme erzeugt.

Oberschwingungen erhöhen sowohl die Last- als auch die Leerlaufverluste aufgrund von erhöhtem Skineffekt, Wirbelstrom, Streu- und Hystereseverlusten. Der wichtigste dieser Verluste ist der aufgrund von Wirbelstromverlusten in der Wicklung; es kann sehr groß sein und folglich ignorieren die meisten Berechnungsmodelle die anderen harmonisch induzierten Verluste. Der genaue Einfluss eines Oberschwingungsstroms auf den Lastverlust hängt von der Oberschwingungsfrequenz und der Art ab, wie der Transformator ausgelegt ist.

Im Allgemeinen nimmt der Wirbelstromverlust um das Quadrat der Frequenz und das Quadrat des Laststroms zu. Wenn also der Laststrom 20% fünfte Harmonische enthält, würde der Wirbelstromverlust aufgrund der harmonischen Stromkomponente 5 × 5 × 0, 2 × 0, 2 multipliziert mit dem Wirbelstromverlust bei der Grundfrequenz sein - was bedeutet, dass der Wirbelstromverlust hätte verdoppelt.

In einem Transformator, der stark mit Oberwellenströmen belastet ist, kann der Überschußverlust an einigen Stellen in den Wicklungen zu hohen Temperaturen führen. Dies kann die Lebensdauer des Transformators erheblich verringern und sogar unmittelbare Schäden und manchmal auch Brand verursachen. Reduzierung der maximalen Scheinleistung, die vom Transformator übertragen wird, oft als "De-Rating" bezeichnet.

Um die erforderliche Herabsetzung des Transformators abzuschätzen, kann der Abnutzungsfaktor der Last berechnet werden.

Diese in Europa gebräuchliche Methode besteht darin abzuschätzen, um wie viel ein Standardtransformator degradiert werden sollte, damit der Gesamtverlust der Oberschwingungsbelastung den grundsätzlichen Designverlust nicht überschreitet. Dieser De-Rating-Parameter ist als " Faktor K " bekannt.

Der Faktor K ist gegeben durch:

woher:
e - der Wirbelstromverlust bei der Grundfrequenz dividiert durch den Verlust aufgrund eines Gleichstroms gleich dem RMS-Wert des sinusförmigen Stroms, beide bei der Referenztemperatur.
n - die harmonische Ordnung
I - der Effektivwert des Sinusstroms einschließlich aller Oberwellen, die durch

In - die Größe der n-ten Harmonischen
I1 - die Größe des Grundstroms
q - Exponentialkonstante, die von der Art der Wicklung und Frequenz abhängt.

Typische Werte sind 1, 7 für Transformatoren mit rundem Leiter mit rechteckigem Querschnitt in beiden Wicklungen und 1, 5 für solche mit Niederspannungswicklungen.

Entwicklung spezieller Transformatorenkonstruktionen für nicht sinusförmige Lastströme. Dieser Prozess erfordert eine Analyse und Minimierung des Wirbelverlustes in den Wicklungen, eine Berechnung des Anstiegs der Temperatur des heißen Punkts, eine individuelle Isolierung der Lamellen und / oder eine Vergrößerung der Größe des Kerns oder der Wicklungen. Jeder Hersteller wird einige oder alle dieser Techniken in Abhängigkeit von den Arbeitskosten, dem Produktionsvolumen und der Leistungsfähigkeit seiner Anlagen und Ausrüstung anwenden. Diese Produkte werden als "K-Nenn" -Transformatoren verkauft.

Während des Transformatorauswahlprozesses sollte der Konstrukteur den K-Faktor der Last schätzen und einen Transformator mit demselben oder einem höheren K-Faktor auswählen.

Der K-Faktor ist definiert als:

Als ein Beispiel befasst sich die IEC 61378-1 mit der Spezifikation, dem Design und der Prüfung von Leistungstransformatoren und -drosseln, die für die Integration in Halbleiterkonverteranlagen vorgesehen sind; Es ist nicht für den industriellen oder öffentlichen Vertrieb von Wechselstrom im Allgemeinen bestimmt.

Der Anwendungsbereich dieser Norm beschränkt sich auf Anwendungen von Stromrichtern beliebiger Leistung für lokale Anwendungen
Verteilung, bei moderaten Umrichter-Nennspannung, im Allgemeinen für industrielle Anwendungen und in der Regel mit einer höchsten Spannung für Geräte nicht mehr als 36 kV. Die von dieser Norm erfassten Stromrichtertransformatoren können ölgetaucht oder trocken ausgeführt sein.

Die Öltransformatoren müssen IEC 60076 und IEC 60726 für Trockentransformatoren entsprechen.

Ressource: Auswahl energieeffizienter Verteilungstransformatoren von Intelligent Energy Europe

Verwandte elektrische Anleitungen und Artikel

SUCHE: Artikel, Software und Anleitungen