آیا امپدانس ترانسفورماتور بالاتر همیشه بهتر است؟

اخیراً یک مشتری درگیر در صنعت ریخته گری با ما تماس گرفت تا a4500kVA 10/0.575×4{4}}ترانسفورماتور غوطه‌ور روغن. در طول بحث‌های فنی، او صراحتاً خواستار طراحی امپدانس مدار کوتاه-برای افزایش مقاومت اتصال کوتاه-ترانسفورماتور بیش از 9 درصد شد. بر اساس محاسبات با توجه به ویژگی های بار، ما امپدانس استاندارد 7٪ را توصیه می کنیم.

 

این یک سوال طولانی- بحث‌برانگیز و به راحتی درک نشده در صنعت ایجاد می‌کند:آیا ولتاژ امپدانس بالاتر (Ud%) واقعا برای ترانسفورماتورها بهتر است؟

 

بسیاری از اپراتورها، به‌ویژه صاحبان کارخانه‌های ریخته‌گری و ذوب، معتقدند که امپدانس بالاتر به معنای مقاومت قوی‌تر در برابر نوسانات{0} و اتصال کوتاه است که ایمنی عملیاتی بیشتری را ارائه می‌دهد. اما آیا واقعاً چنین است؟

 

 

این مقاله به طور کامل اثر شمشیر دولبه امپدانس ترانسفورماتور را تحلیل می‌کند و توضیح می‌دهد که چرا امپدانس بیش از حد بالا منجر به افزایش مصرف برق و افزایش شدید قبض‌های برق می‌شود.

 

 

به بیان ساده، ولتاژ امپدانس (امپدانس{0}مدار کوتاه) به مقاومت داخلی در برابر جریان الکتریکی داخل ترانسفورماتور اشاره دارد.

 

• امپدانس کم (4% - 6%): شبیه جاده مستقیم عریض. جریان به آرامی جریان می یابد و ولتاژ ثابت می ماند. با این حال، در صورت اتصال کوتاه، جریان مهار نشده باعث آسیب شدید می شود.

 

• امپدانس بالا (8% - 15%): قابل مقایسه با سرعت گیرها در جاده. اوج جریان مدار کوتاه-را محدود می‌کند و از تجهیزات پایین‌دستی محافظت می‌کند. نکته منفی تلفات برق بیشتر است.

 

نتیجه گیری: نه امپدانس بیش از حد بالا و نه بیش از حد کم ایده آل نیست. مناسب ترین مقدار بهترین عملکرد را ارائه می دهد.

 

 

برای این ترانسفورماتور غوطه ور روغنی 4500kVA برای کاربردهای ریخته گری، به سه دلیل کلیدی، به جای 9 درصد، به 7% امپدانس پایبند هستیم:

 

1. نوسانات شدید ولتاژ راندمان ذوب را کاهش می دهد

ترانسفورماتورهای غوطه‌ور شده در روغن برای چنین شرایط کاری، تغییرات بار شدید را تجربه می‌کنند، از نوسانات جریان بالا در هنگام راه‌اندازی تا عملکرد ثابت در حین ذوب. امپدانس مستقیماً میزان تنظیم ولتاژ در سمت ثانویه را تعیین می کند.

• امپدانس 7 درصد: افت ولتاژ در یک محدوده معقول نگه داشته می شود و عملکرد پایدار منبع تغذیه فرکانس متوسط- را تضمین می کند.
• امپدانس 9 درصد: ولتاژ خروجی با تغییرات بار به مراتب بیشتر نوسان می کند. این باعث ناپایداری توان خروجی کوره با فرکانس متوسط-، طولانی شدن زمان ذوب، کاهش راندمان تولید و کاهش کیفیت آهن مذاب می شود.

 

2. افزایش از دست دادن توان راکتیو

برخلاف تصورات غلط رایج، امپدانس بالا فقط هدر دادن جزئی هادی نیست. جزء راکتیو (X) امپدانس به طور مداوم توان راکتیو را مصرف می کند.

 

• فرمول تلفات توان راکتیو: Q≈I2X

 

افزایش امپدانس از 7٪ به 9٪، مولفه راکتیو را 28.6٪ افزایش می دهد. ترانسفورماتور برای حفظ میدان مغناطیسی خود، توان راکتیو بسیار بیشتری را از شبکه برق می گیرد.

 

در نتیجه ضریب توان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. مقامات تامین برق تحمیل می کنندافزایش ضریب قدرتبر روی کاربرانی که ضریب توان آنها کمتر از استاندارد (به طور کلی 0.9) برای جبران تلفات خط است. برای یک ترانسفورماتور 4500 کیلوولت آمپر، هزینه برق اضافی سالانه می تواند به ده ها هزار دلار برسد.

 

3. افزایش از دست دادن مس و خطر گرمای بیش از حد

برای تقویت امپدانس، سازندگان معمولاً پیچ های سیم پیچ را افزایش می دهند یا مسیر نشت مغناطیسی را گسترش می دهند. این منجر به افزایش شدید از دست دادن بار (اتلاف مس) می شود. تمام تلفات برق اضافی به گرما تبدیل می‌شود و سیستم خنک‌کننده را مجبور می‌کند تا بیشتر کار کند. در هوای گرم تابستان، ترانسفورماتور حتی ممکن است هشدارهای دمای بیش از حد را ایجاد کند.

 

 

در زیر منابع امپدانس استاندارد صنعت-برای سناریوهای مختلف آمده است:

سناریوی کاربردی	محدوده امپدانس توصیه شده	اصل انتخاب
ترانسفورماتور توزیع عمومی	4% - 6%	ثبات ولتاژ و تلفات کم توان را در اولویت قرار دهید
کوره با فرکانس متوسط-ترانسفورماتور یکسو کننده	6% - 8%	تعادل بهینه بین محدودیت جریان و بازده انرژی
ترانسفورماتور قدرت بزرگ	8% - 12%	برای محافظت از شبکه برق، بر محدود کردن جریان مدار کوتاه- تمرکز کنید
ترانسفورماتور امپدانس{0}بالا ویژه	بالای 15 درصد	برای سایت های خاص مانند آزمایشگاه ها؛ باید مجهز به دستگاه های جبران توان راکتیو پویا باشد

 

امپدانس بالاتر هرگز برابر با عملکرد بهتر نیست. برای این ترانسفورماتور غوطه ور نفتی 4500 کیلوولت آمپر، 7٪ محدوده کارآمد است، در حالی که 9٪ منجر به مصرف بیش از حد انرژی می شود. ما از نظر فنی قادر به طراحی امپدانس 9٪ هستیم، اما برای مزایای طولانی مدت شما، ما صمیمانه 7٪ را توصیه می کنیم - صرفه جویی در مصرف انرژی، پایداری و مقرون به صرفه تر بودن{11}}.

یک نقل قول دریافت کنید

 

هنگام خرید ترانسفورماتور برای کارخانه‌های ریخته‌گری، کارخانه‌های فولاد یا کوره‌های قوس غوطه‌ور، فقط روی امپدانس تمرکز نکنید. به عدم تلفات بار، اتلاف بار و طراحی ساختاری ضد{2}}مدار کوتاه- حرفه ای بیشتر توجه کنید. این عوامل بسیار ارزشمندتر از صرفاً افزایش امپدانس با یک حاشیه کوچک هستند.