آیا یک ترانسفورماتور برق طراحی شده برای ۵۰ هرتز می‌تواند در شبکه‌ای ۶۰ هرتز کار کند؟ توضیحات اصلی تغییرات عملکرد

آیا ترانسفورماتور قدرت طراحی شده برای فرکانس ۵۰ هرتز می‌تواند در شبکه ۶۰ هرتز عمل کند؟

اگر یک ترانسفورماتور قدرت برای فرکانس ۵۰ هرتز طراحی و ساخته شده باشد، آیا می‌تواند در شبکه ۶۰ هرتز عمل کند؟ اگر بله، چگونه پارامترهای کلیدی عملکرد آن تغییر می‌کنند؟

تغییرات پارامترهای کلیدی

• زیان بدون بار :از U = 4.44fNBmS، با ولتاژ ثابت، ۵۰ هرتز→۶۰ هرتز B_m را به ۰.۸۳x کاهش می‌دهد. اگرچه زیان واحد فولاد سیلیسیوم در ۶۰ هرتز حدود ۱.۳۱ برابر آن در ۵۰ هرتز است، اما کاهش B_m غالب است و زیان بدون بار کلی را کاهش می‌دهد.

• زیان تحت بار: زیان تحت بار شامل زیان مقاومت مستقیم (مستقل از فرکانس)، زیان جریان دوگانه ∝ f²) و زیان جانبی (≈∝ f²) است. بنابراین، ۵۰ هرتز→۶۰ هرتز زیان تحت بار را افزایش می‌دهد، با مقداری که به نسبت زیان مقاومت مستقیم بستگی دارد.

• افزایش دما: در حالی که زیان بدون بار کاهش می‌یابد، زیان تحت بار (معمولاً بزرگتر) افزایش می‌یابد و زیان کلی را افزایش می‌دهد. این امر دمای متوسط/روغن بالایی را افزایش می‌دهد؛ زیان جریان دوگانه بیشتر دمای متوسط/نقطه گرم سیمپان را نیز افزایش می‌دهد.

مطالعه موردی کمّی

برای کمّی کردن این روندها، محاسبات برای یک ترانسفورماتور ۶۳MVA/۱۱۰kV طراحی شده برای ۵۰ هرتز در زیر مقایسه می‌شوند.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، یک ترانسفورماتور قدرت که برای فرکانس اسمی ۵۰ هرتز طراحی و ساخته شده است، می‌تواند کاملاً در شبکه ۶۰ هرتز تحت شرط ثابت ماندن ولتاژ برانگیزشی سمت اولیه و ظرفیت انتقال عمل کند. باید توجه داشت که در این حالت، زیان کلی ترانسفورماتور حدود ۵٪ افزایش می‌یابد که به نوبه خود منجر به افزایش دمای روغن بالایی و دمای متوسط سیمپان می‌شود. به ویژه، افزایش دمای نقطه گرم سیمپان ممکن است بیش از ۵٪ افزایش یابد.

اگر ترانسفورماتور در مورد افزایش دمای نقطه گرم سیمپان و افزایش دمای نقطه گرم قطعات ساختاری فلزی (مانند گیره‌ها، فلانس‌های بالاریز، و غیره) دارای حاشیه معینی باشد، چنین عملی کاملاً قابل قبول است. اما اگر افزایش دمای نقطه گرم سیمپان یا قطعات ساختاری فلزی نزدیک به حدی باشد که استاندارد را تجاوز کند، قابلیت قبولی عملیات بلندمدت در چنین شرایطی نیاز به تحلیل موردی دارد.