Kan en 50Hz-utformad strömförädling fungera i ett 60Hz-nät Några viktiga prestandaförändringar förklaras

Kan en strömförädling konstruerad för 50Hz fungera i ett 60Hz-nät?

Om en strömförädling är utformad och byggd för 50Hz, kan den köras i ett 60Hz-nät? Om så är fallet, hur ändras dess viktigaste prestandaparametrar?

Ändringar av viktiga parametrar

• Kortslutningsimpedans:För en given transformer (samma spänning och kapacitet) är kortslutningsimpedansen proportionell mot frekvens. Därför ökar en enhet som är utformad för 50Hz vid drift på 60Hz med 20%—högre frekvens intensifierar det alternerande läckagefältets motstånd mot ström.

• Tomlastsförlust:Från U = 4.44fNBmS, med konstant spänning, 50Hz→60Hz sänker B_m till 0.83x. Även om 60Hz silikonskärsenhetens förlust är ~1.31x den vid 50Hz, dominerar den minskade B_m, vilket minskar totala tomlastsförlusten.

• Belastningsförlust: Belastningsförlust inkluderar DC-resistansförlust (frekvensoberoende), virvelförlust ∝ f²), och strålförlust (∝ f²). Därför ökar belastningsförlusten vid 50Hz→60Hz, med magnitud beroende på andelen DC-resistansförlust.

• Temperaturstegring:Medan tomlastsförlusten sjunker, stiger belastningsförlusten (vanligtvis större), vilket ökar totalförlusten. Detta höjer genomsnittliga/översta oljefläckens temperaturer; högre virvelförlust i vindningar höjer också genomsnittliga/hettfläckstemperaturen i vindningarna.

Kvantitativ fallstudie

För att kvantifiera dessa trender jämförs beräkningar för en 50Hz-utformad 63MVA/110kV-transformer nedan.

Slutsats

Sammanfattningsvis kan en strömförädling som är utformad och tillverkad för en angiven frekvens på 50Hz fullt ut fungera i ett 60Hz-nät under förutsättning att primär sidans upphetsningsspänning och överföringskapacitet förblir oförändrade. Det bör noteras att i detta fall kommer den totala förlusten för transformern att öka med cirka 5%, vilket i sin tur leder till en ökning av övre oljetemperatur och genomsnittlig vindningstemperatur. Speciellt sett kan vindningshettfläckstemperatur öka mer än 5%.

Om transformern redan har en viss marginal i fråga om vindningshettfläckstemperatur och hettfläckstemperatur hos metalliska strukturella komponenter (som klampar, rörslemmar osv.), så är sådan drift fullständigt acceptabel. Men om vindningshettfläckstemperaturen eller temperaturen hos metalliska strukturella komponenter redan är nära gränsen för att överstiga standarden, krävs en fall för fall-analys för att avgöra om långsiktig drift under sådana förhållanden är acceptabel.