Може ли трансформатор, проектиран за 50 Hz да работи в мрежа от 60 Hz? Обяснени са ключовите промени в производителността

Може ли трансформатор, проектиран за 50 Hz, да работи на мрежа с 60 Hz?

Ако трансформаторът е проектиран и изработен за 50Hz, може ли да работи на мрежа с 60Hz? Ако да, как се променят ключовите параметри на неговото функциониране?

Промени в ключовите параметри

• Импеданс при кратко замыкание: За даден трансформатор (с еднакво напрежение и капацитет) импедансът при кратко замыкание е пропорционален на честотата. Следователно, единица, проектирана за 50Hz, работеща на 60Hz, наблюдава увеличение с 20% - по-високата честота засилва противодействието на променливото утечка поле към тока.

• Потеря при празно зареждане: От U = 4.44fNBmS, при постоянна напруга, 50Hz→60Hz намалява B_m до 0.83x. Въпреки че загубата на единицата от силиконова стомана при 60Hz е ~1.31x по-голяма, отколкото при 50Hz, намалената B_m доминира, намалявайки общата загуба при празно зареждане.

• Загуби при зареждане: Загубите при зареждане включват загуби от DC съпротивление (независими от честотата), загуби от индукционни течения ∝ f², и странични загуби (∝ f²). Следователно, 50Hz→60Hz увеличава загубите при зареждане, като размерът зависи от пропорцията на загубите от DC съпротивление.

• Температурно повишаване: Въпреки че загубите при празно зареждане намаляват, загубите при зареждане (обикновено по-големи) се увеличават, което увеличава общите загуби. Това повишава средната/максимална температура на маслото; по-високата загуба от индукционни течения в обмотките също повишава средната/максимална температура на обмотките.

Количествено изучаване на случая

За количествена оценка на тези тенденции, под-долу се сравняват изчисленията за трансформатор, проектиран за 50Hz, с мощност 63MVA/110kV.

Заключение

В заключение, трансформатор, проектиран и произвеждан за номинална честота 50Hz, може напълно да работи на мрежа с 60Hz, при условие че напрежението на главната страна и преходната способност останат непроменени. Трябва да се отбележи, че в този случай, общите загуби на трансформатора ще се увеличат с приблизително 5%, което води до увеличение на температурното повишаване на горното масло и средната температура на обмотките. По-специално, температурното повишаване на горещата точка на обмотките може да се увеличи с повече от 5%.

Ако трансформаторът вече разполага с определен резерв относно температурното повишаване на горещата точка на обмотките и температурното повишаване на металните конструктивни елементи (като кламери, фланци за възход, и т.н.), такава работа е напълно приемлива. Обаче, ако температурното повишаване на горещата точка на обмотките или на металните конструктивни елементи вече е близо до границата за надвишаване на стандарта, дали продължителната работа при такива условия е приемлива, изисква анализ на конкретния случай.