W obszarze przesyłu i rozdziału mocy transformatory są podstawowym sprzętem, który podejmuje się zadania konwersji napięcia i przesyłu mocy. Każdy, kto miał styczność z transformatorami, zauważy powszechne zjawisko: wartość znamionowa transformatorów jest zawsze oznaczana w kVA (kilowolt-amper), a nie w kW (kilowat). Nie jest to wybór przypadkowy, ale ustalenia naukowe oparte na zasadzie działania transformatorów i rzeczywistych potrzebach aplikacyjnych. Szczególnie jeśli chodzi o sprzęt npTransformator suchy o mocy 150 kvai transformatora dystrybucyjnego typu suchego, ich wartości znamionowe również są zgodne z tą zasadą, która ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpiecznej i wydajnej pracy w scenariuszach przemysłowych i komercyjnych.
Przede wszystkim musimy wyjaśnić podstawową funkcję transformatorów: przekazują one jedynie moc z jednego obwodu do drugiego, bez zmiany mocy i częstotliwości. Innymi słowy, transformatory mogą zwiększać lub zmniejszać wartości prądu i napięcia tylko pod warunkiem, że moc i częstotliwość pozostaną niezmienione. Na tabliczce znamionowej transformatora są zwykle drukowane podstawowe dane, takie jak moc znamionowa VA, typ jedno-fazowy/trój-fazowy (transformator mocy lub rozdzielczy), typ-zwiększania/zmniejszania-stopnia napięcia oraz tryb połączenia, aby pomóc użytkownikom zrozumieć działanie sprzętu. Wśród nich najbardziej krytycznym parametrem jest wartość VA lub kVA, która jest ściśle związana ze stratą transformatora.
Transformatory charakteryzują się dwoma głównymi rodzajami strat podczas pracy, które bezpośrednio determinują sposób oznaczania ich wartości znamionowej:
1. Straty w miedzi: Oblicza się je ze wzoru I²R, który zależy od prądu przepływającego przez uzwojenia transformatora. Im większy prąd, tym większe straty miedzi. W przypadku transformatora dystrybucyjnego typu suchego, który jest szeroko stosowany w scenariuszach dystrybucji energii w pomieszczeniach, racjonalna kontrola strat w miedzi ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia-długoterminowej stabilnej pracy.
2. Utrata żelaza (znana również jako utrata rdzenia lub utrata izolacji): Jest spowodowana prądem wirowym i efektem histerezy w żelaznym rdzeniu, który zależy od napięcia przyłożonego do transformatora. Dopóki transformator jest pod napięciem, utrata żelaza będzie stabilna i zasadniczo nie ma na nią wpływu obciążenie. Transformator suchy o mocy 150 kva, preferowany w małych i średnich-zakładach przemysłowych, również ma taką charakterystykę strat, a jego straty w żelazie są stałe poniżej napięcia znamionowego.
Kluczową kwestią jest to, że całkowita strata transformatora zależy od napięcia (V) i prądu (I), które są wyrażone w wolto-amperach (VA) i nie mają nic wspólnego ze współczynnikiem mocy obciążenia (PF). Jest to podstawowy powód, dla którego wartości znamionowe transformatorów wyrażane są w VA lub kVA zamiast w W lub kW. Kiedy producenci projektują transformatory, takie jak transformator suchy 150 kva itransformator rozdzielczy typu suchegonie są w stanie przewidzieć, do jakich konkretnych typów obciążeń zostaną podłączone transformatory w przyszłości.
Obciążenie podłączone do strony wtórnej transformatora może być obciążeniem rezystancyjnym (np. grzejniki elektryczne), indukcyjnym (np. silniki), pojemnościowym (np. kondensatory) lub obciążeniem mieszanym. Różne typy obciążenia będą prowadzić do różnych wartości współczynnika mocy. Na przykład współczynnik mocy czystego obciążenia rezystancyjnego wynosi 1, podczas gdy współczynnik mocy obciążenia indukcyjnego lub pojemnościowego jest zwykle mniejszy niż 1. Jeśli transformator jest znamionowy w kW, będzie on ograniczony przez współczynnik mocy, co spowoduje niedokładne oznaczenie wydajności, a nawet potencjalne zagrożenie bezpieczeństwa.
Aby lepiej zilustrować tę zasadę, posłużymy się praktycznym przykładem. Załóżmy, że mamy jedno-fazowy-transformator podwyższający napięcie, który pod względem charakterystyki strat jest podobny do zasady działania transformatora suchego o mocy 150 kva:
Wartość znamionowa transformatora w kVA=11kVA Napięcie pierwotne=110V Prąd pierwotny=100A Napięcie wtórne=220V Prąd wtórny=50A Rezystancja zastępcza wtórnej=5Ω Strata żelaza=30W
Przypadek 1: Podłącz obciążenie rezystancyjne do strony wtórnej o współczynniku mocy Φ=1. W tym momencie całkowita strata transformatora to strata miedzi + strata żelaza, to znaczy I²R + strata żelaza. Podstawiając wartości: (50² × 5) + 30W=12530W=12.53kW. Moc wyjściowa transformatora wynosi P=V × I × Cosϕ=220 × 50 × 1=11kW. Moc transformatora wynosi (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
Przypadek 2: Podłącz obciążenie indukcyjne lub pojemnościowe do strony wtórnej o współczynniku mocy Φ=0.6. W tym momencie całkowita strata transformatora to nadal strata miedzi + strata żelaza, która nadal wynosi 12,53 kW. Jednakże moc wyjściowa transformatora wynosi P=220 × 50 × 0.6=6.6kW. Moc transformatora nadal wynosi (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
Z przykładu widać, że wartość znamionowa transformatora (11 kVA) pozostaje niezmieniona, ale rzeczywista moc wyjściowa zmienia się w zależności od współczynnika mocy. Dzieje się tak, ponieważ straty transformatora są związane tylko z napięciem i prądem, a nie ze współczynnikiem mocy. W przypadku transformatora dystrybucyjnego typu suchego stosowanego w systemach dystrybucji energii ta cecha zapewnia, że może on dostosować się do różnych środowisk obciążenia i utrzymać stabilną wydajność.
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTDjest profesjonalnym producentem urządzeń do przesyłu i dystrybucji energii, posiadającym bogate doświadczenie w produkcji oraz badaniach i rozwoju transformatorów. Firma produkuje głównie transformatory mocy zanurzone w oleju, transformatory mocy-suche, trójwymiarowe-zwoje transformatory zanurzone w oleju, suche-typu trójwymiarowe-transformatory zwojowe, transformatory górnicze-suche-odporne na eksplozję, podstacje mobilne odporne na eksplozję górniczą-, transformatory mocy ze stopów amorficznych, transformatory mocy regulujące obciążenie, lokomotywy transformatory-suche, a także podstacje prefabrykowane, podstacje modułowe, podstacje typu skrzynkowego do energetyki wiatrowej, rozdzielnice wysokiego i niskiego napięcia oraz inny sprzęt przesyłowy i dystrybucyjny. Niezależnie od tego, czy jest to transformator suchy 150 kva, czy transformator dystrybucyjny typu suchego, firma przestrzega surowych norm jakości, zapewnia, że wartość znamionowa produktu jest dokładna i niezawodna oraz spełnia różnorodne potrzeby dziedzin przemysłowych, handlowych i górniczych.
Podsumowując, wartość znamionową transformatorów podaje się w kVA, a nie w kW, co zależy od charakterystyki strat transformatorów i niepewności rodzaju obciążenia. Ta metoda znakowania może dokładnie odzwierciedlać maksymalną pojemność, jaką może wytrzymać transformator, zapewnić bezpieczną i stabilną pracę sprzętu, a także zapewnić użytkownikom podstawę naukową do wyboru i stosowania transformatorów. W przypadku urządzeń takich jak transformator suchy 150 kva i transformator rozdzielczy suchy zrozumienie tej zasady ma ogromne znaczenie dla racjonalnego doboru, instalacji i konserwacji.