Дали трансформатор за електрична енергија дизајниран за 50Hz може да функционира на мрежа од 60Hz? Клучните промени во перформансата објаснети

Дали трансформатор за електрична енергија дизајниран за 50Hz може да работи на мрежа од 60Hz?

Ако трансформаторот за електрична енергија е дизајниран и изграден за 50Hz, може ли да работи на мрежа од 60Hz? Ако може, како се менуваат неговите клучни параметри за перформанса?

Промени на клучните параметри

• Импеданс на краткирачка поврзаност: За даден трансформатор (иста напонска равенка и капацитет), импедансот на краткирачка поврзаност е пропорционален со фреквенцијата. Значи, единица дизајнирана за 50Hz што работи на 60Hz го гледа 20% зголемување - повисоката фреквенција интензивира противодействието на алтернативното поле на изтечката на струјата.

• Губиток без оптерење: Од U = 4.44fNBmS, со константен напон, 50Hz→60Hz ја намалува Bm до 0.83x. Иако губитокот на единица од силиконска челик при 60Hz е ~1.31x тој на 50Hz, намалената Bm доминира, намалувајќи го целокупниот губиток без оптерење.

• Губиток на оптерење: Губитокот на оптерење вклучува губиток од DC отпор (независен од фреквенцијата), губиток од завихрено стројење ∝ f², и губиток од изтечка (≈∝ f²). Значи, 50Hz→60Hz го зголемува губитокот на оптерење, со големина која зависи од пропорцијата на губитокот од DC отпор.

• Повисок температурен степен: Додека губитокот без оптерење се намалува, губитокот на оптерење (обично поголем) се зголемува, што го зголемува целокупниот губиток. Ова ги повисува просечната/највисоката температура на масло; повисокот губиток од завихрено стројење во витките исто така ги повисува просечната/најврска температура на витките.

Количествено студија на случај

За да се количествено оценат овие трендови, се споредуваат пресметките за трансформаторот дизајниран за 50Hz со капацитет од 63MVA/110kV.

Заклучок

Во кратце, трансформаторот за електрична енергија дизајниран и производен за номинална фреквенција од 50Hz може полно да функционира на мрежа од 60Hz под услов дека напонот на основната страна и капацитетот на преносот останат непроменети. Треба да се забележи дека во овој случај, целокупниот губиток на трансформаторот ќе се зголеми за приближно 5%, што во свој ред доведува до повисок температурен степен на масло и просечен температурен степен на витките. Поконкретно, температурниот степен на врската на витките може да се зголеми за повеќе од 5%.

Ако трансформаторот веќе има одреден марџин во однос на температурниот степен на врската на витките и температурниот степен на металните структурни компоненти (како што се захлопниците, фланците на излезните цеви, итн.), такова функционирање е потполно прифатливо. Меѓутоа, ако температурниот степен на врската на витките или на металните структурни компоненти веќе е близу до границата на прекорачување на стандардите, дали долготrajno функционирање при такви услови е прифатливо бара поединечно анализирање.