Može li transformator napajanja dizajniran za 50Hz raditi na mreži od 60Hz? Objašnjeni ključni promjene u performansama

Može li transformator napajanja dizajniran za 50Hz raditi na mreži od 60Hz?

Ako je transformator napajanja dizajniran i izgrađen za 50Hz, može li raditi na mreži od 60Hz? Ako da, kako se njegovi ključni performansni parametri promijenili?

Promjene ključnih parametara

• Impedancija kratkog spoja: Za dani transformator (s istim naponom i kapacitetom), impedancija kratkog spoja je proporcionalna frekvenciji. Stoga, jedinica dizajnirana za 50Hz koja radi na 60Hz vidi povećanje od 20% - viša frekvencija jača oporavljajući se protok struje.

• Gubitak bez opterećenja: Iz U = 4.44fNBmS, s konstantnim naponom, 50Hz→60Hz snižava B_m na 0.83x. Iako je gubitak jedinice od silicijske čelike pri 60Hz ~1.31x veći nego pri 50Hz, smanjenje B_m dominira, smanjujući ukupne gubitke bez opterećenja.

• Gubitak pod opterećenjem: Gubitak pod opterećenjem uključuje gubitak otpora DC (nezavisno od frekvencije), gubitak strujanja indukcije ∝ f²) i stranu gubitke (≈∝ f²). Stoga, 50Hz→60Hz povećava gubitak pod opterećenjem, s magnitudom ovisnom o proporciji gubitka otpora DC.

• Povijesni porast temperature: Dok gubitak bez opterećenja pada, gubitak pod opterećenjem (obično veći) raste, povećavajući ukupne gubitke. To podiže prosječnu/temperaturu vrha ulja; viši gubitak strujanja indukcije također podiže prosječnu/temperaturu točaka visoke temperature zavojnice.

Kvantitativna studija slučaja

Da bi se kvantificirale ove tendencije, ispod su uspoređeni izračuni za 50Hz-dizajnirani transformator od 63MVA/110kV.

Zaključak

Ukratko, transformator napajanja dizajniran i proizveden za nominalnu frekvenciju od 50Hz može potpuno raditi na mreži od 60Hz uz pretpostavku da se primarni stranji pobudni napon i prijenosna kapacitet ne mijenjaju. Treba napomenuti da u ovom slučaju ukupni gubitak transformatora povećava se približno za 5%, što u svojoj posljedici dovodi do porasta temperature vrha ulja i prosječne temperature zavojnice. Posebno, porast temperature točaka visoke temperature zavojnice može biti veći od 5%.

Ako transformator već ima određeni margine u pogledu porasta temperature točaka visoke temperature zavojnice i porasta temperature točaka visoke temperature metaličkih strukturnih elemenata (poput štapova, flanša risera itd.), takav rad je potpuno prihvatljiv. Međutim, ako je porast temperature točaka visoke temperature zavojnice ili metaličkih strukturnih elemenata već blizu granice prelaska standarda, treba li dugoročno raditi pod takvim uvjetima zahtijeva analizu slučaja po slučaju.