สามารถหม้อแปลงไฟฟ้าที่ออกแบบมาสำหรับ 50Hz ทำงานบนระบบไฟฟ้า 60Hz ได้หรือไม่ การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพสำคัญที่อธิบายไว้

หม้อแปลงไฟฟ้าที่ออกแบบมาสำหรับความถี่ 50Hz สามารถทำงานบนระบบไฟฟ้าที่มีความถี่ 60Hz ได้หรือไม่?

หากหม้อแปลงไฟฟ้าถูกออกแบบและสร้างขึ้นสำหรับความถี่ 50Hz มันสามารถทำงานบนระบบไฟฟ้าที่มีความถี่ 60Hz ได้หรือไม่? หากใช่ พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักของมันจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร?

การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์สำคัญ

• อิมพิแดนซ์สั้นวงจร: สำหรับหม้อแปลงที่กำหนด (แรงดันและความจุเดียวกัน) อิมพิแดนซ์สั้นวงจรเป็นสัดส่วนกับความถี่ ดังนั้น หน่วยที่ออกแบบมาสำหรับ 50Hz ที่ทำงานที่ 60Hz จะเห็นการเพิ่มขึ้น 20% — ความถี่ที่สูงขึ้นทำให้สนามรั่วไหลผ่านทางเล็ดลอดต้านทานกระแสไฟฟ้ามากขึ้น

• การสูญเสียในสถานะไม่มีโหลด: จาก U = 4.44fNBmS ที่แรงดันคงที่ 50Hz→60Hz ลด B_m ลงเหลือ 0.83x แม้ว่าการสูญเสียของเหล็กซิลิกอนที่ 60Hz จะประมาณ 1.31 เท่าของการสูญเสียที่ 50Hz แต่ B_m ที่ลดลงมีผลทำให้การสูญเสียโดยรวมลดลง

• การสูญเสียภายใต้โหลด: การสูญเสียภายใต้โหลดรวมถึงการสูญเสียจากการต้านทานกระแสตรง (ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่) การสูญเสียจากกระแสน้ำวน ∝ f² และการสูญเสียจากการรั่วไหล (∝ f²) ดังนั้น 50Hz→60Hz เพิ่มการสูญเสียภายใต้โหลด โดยขนาดขึ้นอยู่กับสัดส่วนของการสูญเสียจากการต้านทานกระแสตรง

• การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ: ในขณะที่การสูญเสียในสถานะไม่มีโหลดลดลง การสูญเสียภายใต้โหลด (ที่มักจะใหญ่กว่า) เพิ่มขึ้น ทำให้การสูญเสียรวมเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อุณหภูมิเฉลี่ย/อุณหภูมิของน้ำมันบนสุดเพิ่มขึ้น การสูญเสียจากกระแสน้ำวนในวงจรขดลวดที่เพิ่มขึ้นยังทำให้อุณหภูมิเฉลี่ย/จุดร้อนของวงจรขดลวดเพิ่มขึ้น

การศึกษากรณีเชิงปริมาณ

เพื่อให้เข้าใจแนวโน้มเหล่านี้ คำนวณเปรียบเทียบระหว่างหม้อแปลงที่ออกแบบมาสำหรับ 50Hz ที่มีกำลัง 63MVA/110kV ดังแสดงด้านล่าง

สรุป

สรุปแล้ว หม้อแปลงไฟฟ้าที่ออกแบบและผลิตสำหรับความถี่ที่กำหนด 50Hz สามารถทำงานได้อย่างเต็มที่บนระบบไฟฟ้าที่มีความถี่ 60Hz ภายใต้เงื่อนไขที่แรงดันเร่งและการส่งกำลังคงที่ ควรทราบว่าในกรณีนี้ การสูญเสียรวมของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 5% ซึ่งทำให้อุณหภูมิของน้ำมันบนสุดและอุณหภูมิเฉลี่ยของวงจรขดลวดเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอุณหภูมิจุดร้อนของวงจรขดลวดอาจเพิ่มขึ้นเกิน 5%

หากหม้อแปลงมีช่องว่างบางอย่างในเรื่องของอุณหภูมิจุดร้อนของวงจรขดลวดและอุณหภูมิจุดร้อนของส่วนประกอบโครงสร้างโลหะ (เช่น แคลมป์, แผ่นข้อต่อ, ฯลฯ) การทำงานแบบนี้สามารถยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม ถ้าอุณหภูมิจุดร้อนของวงจรขดลวดหรือส่วนประกอบโครงสร้างโลหะใกล้เคียงกับขีดจำกัดที่เกินมาตรฐาน การทำงานระยะยาวภายใต้เงื่อนไขนี้ต้องวิเคราะห์เป็นกรณีไป