Kan een op 50Hz ontworpen voedingstransformator werken op een 60Hz-netwerk Belangrijke prestatieveranderingen uitgelegd

Kan een op 50Hz ontworpen stroomtransformator werken op een 60Hz-netwerk?

Als een stroomtransformator is ontworpen en gebouwd voor 50Hz, kan het dan werken op een 60Hz-netwerk? Zo ja, hoe veranderen de belangrijke prestatieparameters?

Veranderingen in Belangrijke Parameters

• Kortsluitimpedantie: Voor een gegeven transformator (zelfde spanning en capaciteit) is de kortsluitimpedantie evenredig met de frequentie. Dus, als een op 50Hz ontworpen eenheid op 60Hz werkt, neemt de impedantie met 20% toe - een hogere frequentie versterkt de tegenstand van het wisselende lekstroomveld tegen de stroom.

• Leegloopverlies: Uit U = 4.44fNBmS, bij constante spanning, neemt 50Hz→60Hz B_m af tot 0.83x. Hoewel het verlies van een 60Hz siliciumstaaleenheid ongeveer 1.31x is ten opzichte van 50Hz, overheerst de verminderde B_m, waardoor het totale leegloopverlies afneemt.

• Belastingsverlies: Het belastingsverlies omvat DC-weerstandverlies (frequentie-onafhankelijk), draaikringverlies∝ f²) en zijdelings verlies (≈∝ f²). Daarom neemt het belastingsverlies toe bij 50Hz→60Hz, waarbij de grootte afhangt van het percentage DC-weerstandverlies.

• Temperatuurstijging: Terwijl het leegloopverlies afneemt, neemt het belastingsverlies (typisch groter) toe, wat het totale verlies doet toenemen. Dit verhoogt de gemiddelde/bovenste olie-temperaturen; een hoger draaikringverlies in de windingen verhoogt ook de gemiddelde/hete punt temperaturen van de windingen.

Kwantitatieve Casestudy

Om deze trends te kwantificeren, worden hieronder berekeningen vergeleken voor een 50Hz-ontworpen 63MVA/110kV-transformator.

Conclusie

Samenvattend kan een stroomtransformator die is ontworpen en vervaardigd voor een nominale frequentie van 50Hz volledig functioneren op een 60Hz-netwerk, mits de prikkelspanning aan de primaire zijde en de transmissiecapaciteit onveranderd blijven. Het moet worden opgemerkt dat in dit geval het totale verlies van de transformator met ongeveer 5% zal toenemen, wat op zijn beurt leidt tot een stijging van de bovenste olie-temperatuur en de gemiddelde windingstemperatuur. In het bijzonder kan de temperatuurstijging op de hete punten van de windingen meer dan 5% toenemen.

Als de transformator al een zekere marge heeft in termen van temperatuurstijging op de hete punten van de windingen en de temperatuurstijging op de hete punten van metalen constructiedelen (zoals klampen, flensverbindingen, enz.), is dergelijke werking volledig acceptabel. Echter, als de temperatuurstijging op de hete punten van de windingen of die van metalen constructiedelen al dicht bij de grens van het overschrijden van de norm ligt, vereist of langdurige werking onder dergelijke omstandigheden acceptabel is, een gevalsgewijze analyse.