Pérdida de cobre frente a pérdida del núcleo de transformadores de potencia|Guía completa

Publicado por:TECNOLOGÍA CO., LTD DE JINSHANMEN

Perfil de la empresa:JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD produce principalmente transformadores de potencia sumergidos en aceite, transformadores de potencia de tipo seco-, transformadores de potencia enrollados tridimensionales-inmersos en aceite, transformadores de potencia enrollados tridimensionales-tipo seco-tipo seco-transformadores de tipo seco-a prueba de explosión-para minería, subestaciones móviles-a prueba de explosión para minería, transformadores de potencia de aleación amorfa, con capacidad de carga transformadores de potencia de regulación, transformadores tipo seco-para locomotoras, así como subestaciones prefabricadas, subestaciones modulares, subestaciones tipo caja de energía eólica, aparamenta de alta y baja tensión y otros equipos de transmisión y distribución. La empresa suministra transformadores de distribución personalizados para proyectos energéticos industriales y municipales a nivel mundial.

Ⅰ. Introducción

Todos los equipos de energía eléctrica generan pérdidas de energía durante el funcionamiento-a largo plazo, y los transformadores de potencia no son una excepción. La pérdida de energía del transformador se divide en dos categorías principales: pérdida de cobre (pérdida de carga) y pérdida del núcleo (pérdida sin-carga). Para la operación de la red eléctrica, el mantenimiento de la fábrica y la selección de equipos, distinguir estas dos pérdidas ayuda a los usuarios a optimizar la eficiencia de la operación, reducir el consumo de energía y seleccionar transformadores trifásicos de 500 kva calificados y duraderos.transformadores de distribución llenos de aceitepara escenarios de distribución de energía comercial e industrial.

Ⅱ. Pérdida de cobre (pérdida de carga)

1. Definición y principio de funcionamiento

La pérdida de cobre se refiere a la pérdida de energía térmica generada por la corriente que fluye a través de los devanados de cobre dentro de los transformadores, también definida como pérdida de carga variable. La mayoría de los transformadores de distribución convencionales adoptan devanados de cobre de alta-pureza para estabilizar la conductividad. Según la ley de Joule, la corriente que pasa a través de la resistencia del devanado genera pérdida de calor. La pérdida de cobre es proporcional al cuadrado de la corriente operativa, irrelevante para el voltaje operativo. Cambia dinámicamente con la corriente de carga, por lo que pertenece a la pérdida variable y representa la mayor proporción de la pérdida operativa de los transformadores cargados. cuando unTransformador trifásico de 500 kva.funciona a plena carga, su pérdida de cobre alcanzará el valor nominal de diseño.

2. Factores clave que influyen

• Corriente de funcionamiento: El factor decisivo de la pérdida de cobre; Una corriente más alta genera una pérdida de cobre exponencialmente mayor.
• Resistencia del devanado: Una mayor resistencia del devanado conduce a una mayor pérdida de cobre; El material del devanado y el tamaño del cable determinan el valor de resistencia.
• Capas de bobina: Más capas de bobina extienden la ruta del flujo de corriente, aumentan la resistencia general del devanado y aumentan la pérdida de cobre.
• Frecuencia de conmutación: Para los transformadores de distribución de grado de red-convencionales de 50/60 Hz que funcionan a frecuencia eléctrica, la pérdida de cobre está dominada por la pérdida de resistencia del devanado de CC (pérdida I²R), y la influencia de la frecuencia de operación en la pérdida de cobre es insignificante y se puede ignorar en el cálculo de pérdidas diarias. La variación del cobre relacionada con la frecuencia-solo ocurre en transformadores especiales de alta-frecuencia, no en transformadores de distribución comunes.
• Temperatura de funcionamiento: La alta temperatura aumenta la resistividad del cobre; El flujo de fuga de carga también causa pérdida por corrientes parásitas en el devanado y pérdida por pérdida de metal externo para aumentar la pérdida total de cobre.

3. Fórmulas de cálculo

Fórmula 1 (Cálculo de potencia de pérdida de cobre nominal): Potencia de pérdida de cobre (kW)=I² × Rc I=Corriente de funcionamiento nominal, Rc=Resistencia del devanado de cobre de un solo-lado. Esta fórmula calcula la pérdida de energía en tiempo real-, que no tiene relación con el tiempo de funcionamiento. El consumo total de energía de cobre debe multiplicar adicionalmente el tiempo de funcionamiento.

Fórmula 2 (cálculo de pérdida de cobre por carga nominal): Pérdida de cobre=I² × R Resistencia total del cobre R=(R1+R2)/2, R1=Resistencia del lado primario, R2=Resistencia del lado secundario

4. Métodos prácticos para reducir la pérdida de cobre

• Ampliar el área de la sección transversal-del conductor de bobinado para reducir la resistencia inherente del conductor.
• Adopte materiales de alta-conductividad, como láminas de cobre y láminas de aluminio de alta-pureza para los devanados.
• Optimice la programación de distribución de energía para reducir la operación de carga ligera-a largo plazo-de los transformadores de distribución de energía en-el sitio.

Ⅲ. Pérdida central (pérdida sin-carga)

1. Definición y principio de funcionamiento

La pérdida del núcleo, también denominada pérdida sin-carga, es una pérdida fija generada por el núcleo de hierro del transformador, independientemente de la corriente de carga, la corriente del devanado y la capacidad de carga. Existe constantemente mientras el transformador esté energizado, sin importar si está sin-carga o con carga completa-. La pérdida del núcleo disminuirá ligeramente cuando disminuya la intensidad del campo eléctrico interno. A diferencia de la pérdida variable de cobre, la pérdida del núcleo es un costo operativo fijo para todos los transformadores de distribución, incluidos los transformadores de distribución estándar llenos de aceite.

2. Dos clasificaciones de pérdidas del núcleo

2.1 Pérdida por histéresis

Los transformadores funcionan según el principio de inducción electromagnética. El flujo magnético alterno circula dentro del núcleo de hierro y la resistencia magnética del núcleo dificulta la circulación del flujo. La magnetización y desmagnetización repetidas de las moléculas magnéticas del núcleo generan calor por fricción, formando una pérdida por histéresis. El núcleo de acero al silicio de alta-calidad puede reducir eficazmente la pérdida por histéresis.

2.2 Pérdida por corrientes de Foucault

El núcleo de hierro es un material metálico conductor. El flujo alterno induce potencial en la sección transversal-del núcleo, formando corrientes parásitas circulantes cerradas y pérdida de calor. Los fabricantes adoptan láminas de núcleo delgadas laminadas para aumentar la resistencia del núcleo, restringir las corrientes parásitas y reducir las pérdidas por corrientes parásitas, que es un proceso de fabricación estándar para transformadores de potencia de capacidad media-calificados.

3. Factores clave que influyen

• Voltaje y frecuencia: Determina la densidad del flujo magnético del núcleo y el ciclo de magnetización, lo que afecta directamente la pérdida total del núcleo.
• Material del núcleo: La aleación de baja histéresis y el núcleo de aleación amorfa ofrecen una pérdida de núcleo menor que el núcleo de hierro ordinario
• Proceso de fabricación: El modo de laminación del núcleo, el tratamiento de aislamiento entre-láminas y la precisión del ensamblaje afectan el valor de pérdida por corrientes parásitas

4. Fórmulas de cálculo

Fórmula 1 (Cálculo de pérdida del núcleo de clasificación): Pérdida del núcleo=P + PP=Pérdida por histéresis, P=Pérdida por corrientes parásitas (símbolo académico estándar para la composición de pérdidas del núcleo del transformador)

Fórmula 2 (fórmula universal de la industria): Pcore=Kf × Bm² × f Kf=Constante de pérdida del núcleo, Bm=Densidad máxima de flujo magnético, f=Frecuencia de funcionamiento

5. Métodos prácticos para reducir la pérdida del núcleo

• Adopte una aleación amorfa de baja-pérdida o un núcleo de acero al silicio de alta-calidad para la producción de transformadores.
• Mejorar el proceso de laminación y aislamiento del núcleo para debilitar las corrientes parásitas internas
• Optimice el diseño de la estructura electromagnética en la etapa de diseño para que coincida con el voltaje nominal de los transformadores de distribución de la red principal.

Ⅳ. Diferencia central entre pérdida de cobre y pérdida de núcleo

Ⅴ. Conclusión

En resumen, la pérdida del cobre cambia con la corriente de carga, mientras que la pérdida del núcleo se mantiene estable después de la energización. Para los inversores en redes eléctricas globales y los compradores de ingeniería, elegir transformadores con pérdidas-optimizadas puede reducir los costos de operación de energía a largo-plazo.TECNOLOGÍA CO., LTD DE JINSHANMENproporciona un transformador trifásico de 500 kva personalizado que ahorra energía, transformadores de distribución estándar llenos de aceite anticorrosión y equipos de transmisión y distribución de serie completa-, satisfaciendo las demandas de distribución de energía de baja-pérdida para proyectos industriales, comerciales, de energía eólica y mineros en todo el mundo.