Da li se transformator dizajniran za 50Hz može koristiti na mreži od 60Hz? Objašnjene ključne promene u performansama

Da li transformator napajanja dizajniran za 50Hz može 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 menjaju njegovi ključni performansni parametri?

Promene ključnih parametara

• Impedansa kratkog spoja: Za dati transformator (ista naponska razina i kapacitet), impedansa kratkog spoja je proporcionalna frekvenciji. Stoga, jedinica dizajnirana za 50Hz koja radi na 60Hz vidi povećanje od 20% - viša frekvencija intenzivira suprotstavljenje strujanju alterativnog polja curenja.

• Gubitak bez opterećenja: Iz U = 4.44fNBmS, sa konstantnim naponom, 50Hz→60Hz smanjuje B_m na 0.83x. Iako su gubitci jedinice od silikata željeza na 60Hz ~1.31x veći nego na 50Hz, smanjenje B_m dominira, smanjujući ukupne gubitke bez opterećenja.

• Gubitak pod opterećenjem: Gubitak pod opterećenjem uključuje gubitke otpora DC (nezavisni od frekvencije), gubitke vrtloga struje ∝ f²) i stranih gubitaka (≈∝ f²). Stoga, 50Hz→60Hz povećava gubitke pod opterećenjem, sa magnitudom zavisnom od proporcije gubitaka otpora DC.

• Površinska temperatura: Dok gubitak bez opterećenja opada, gubitak pod opterećenjem (obično veći) raste, povećavajući ukupne gubitke. To podiže prosečnu/temperaturu vrha ulja; veći gubitak vrtloga struje u viticama takođe podiže prosečnu/temperaturu točke visoke temperature vitica.

Kvantitativna studija slučaja

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

Zaključak

U skladu sa time, transformator napajanja dizajniran i proizveden za nominalnu frekvenciju od 50Hz može potpuno raditi na mreži od 60Hz pod uslovom da se primarni strana pobudni napon i prenosna kapacitet ne menjaju. Treba napomenuti da će, u ovom slučaju, ukupni gubitci transformatora povećati oko 5%, što dovodi do porasta površinske temperature vrha ulja i prosečne temperature vitica. Posebno, površinska temperatura točke visoke temperature vitica može povećati više od 5%.

Ako transformator već ima određeni margine u pogledu površinske temperature točke visoke temperature vitica i metalnih strukturnih komponenata (poput šljive, flanša penjanika itd.), takvo korišćenje je potpuno prihvatljivo. Međutim, ako je površinska temperatura točke visoke temperature vitica ili metalnih strukturnih komponenata već blizu granice prekoračenja standarda, da li dugoročno korišćenje pod takvim uslovima je prihvatljivo zahteva analizu slučaja po slučaju.