Introducción
Sin-pérdida de carga se refiere a la potencia activa consumida cuando el devanado secundario de un transformador está en circuito abierto-y el devanado primario se aplica con un voltaje nominal de forma de onda sinusoidal a una frecuencia nominal. La pérdida sin carga también se denomina pérdida constante, que es independiente de la corriente que pasa pero está relacionada con el voltaje que soportan los componentes. Ambostransformador 1000kvay el transformador de 300 kva siguen esta ley básica en términos de características de pérdida sin carga. Hay muchos factores que afectan el rendimiento sin carga de los transformadores, como el rendimiento del material de las láminas de acero al silicio, la tecnología y el equipo de procesamiento y la forma estructural del núcleo de hierro. JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD considera plenamente estos factores para optimizar el rendimiento de pérdida sin carga al producir varios transformadores.
1. Descripción general
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 integra los conceptos anteriores de optimización sin pérdida de carga en el proceso de producción de todas las líneas de productos.
Los transformadores son uno de los equipos eléctricos más importantes del sistema eléctrico y reducir su pérdida de energía es de gran importancia económica para la red eléctrica. La ausencia de pérdida de carga-es un parámetro fundamental de los transformadores. Una vez conectado a la red eléctrica, ninguna pérdida de carga-permanece constante independientemente de la ausencia de carga o de la magnitud de la carga, y no tiene correlación con el nivel de carga del transformador. En otras palabras, mientras transformadores como los de 1000 kva y los de 300 kva estén conectados a la fuente de alimentación durante todo el año, no habrá pérdida de carga continua y consumirán energía, por lo que reducir la pérdida de carga es extremadamente necesario.
Los factores que afectan el rendimiento sin carga de los transformadores incluyen principalmente el rendimiento del material de las láminas de acero al silicio, la tecnología y el equipo de procesamiento y la forma estructural del núcleo de hierro. Para fabricar transformadores con menores pérdidas en vacío, se pueden utilizar, por un lado, láminas de acero al silicio con menores pérdidas unitarias; por otro lado, es necesario mejorar la estructura y el nivel del proceso de fabricación. Sin embargo, confiar simplemente en láminas de acero al silicio con menor pérdida unitaria aumentará el costo de fabricación del núcleo de hierro, mientras que reducir la pérdida sin carga al mejorar la estructura y el proceso no solo puede ahorrar materiales, sino también costos y energía. Sólo cuando las mejoras estructurales y de proceso aún no puedan cumplir con los requisitos de rendimiento, se considerarán láminas de acero al silicio de alta-calidad.
2. Sin-pérdida de carga de los transformadores
Para reducir la pérdida sin-carga de los transformadores, primero es necesario aclarar su composición y los factores que influyen en cada parte, y luego tomar medidas específicas. La pérdida sin carga de los transformadores se compone principalmente de pérdida por histéresis, pérdida por corrientes parásitas y pérdida adicional en el núcleo de hierro, que es una característica común tanto en el transformador de 1000 kva como en el transformador de 300 kva.
2.1 Pérdida por histéresis
Debido al cambio periódico de la corriente alterna en el núcleo de hierro, la disposición de los dipolos en el material ferromagnético cambiará periódicamente y producirá un fenómeno de histéresis. La pérdida de potencia de la magnetización alterna del núcleo de hierro causada por esto es una pérdida por histéresis. Su magnitud es proporcional al área del bucle de histéresis y la fórmula de cálculo es: Pₕ=kₕ·f·B¹·⁶ (kW), donde kₕ es el coeficiente de histéresis del material, f es la frecuencia y B es la densidad de flujo magnético.
2.2 Pérdida por corrientes de Foucault
Cuando cambia el flujo magnético que pasa a través del núcleo de hierro, se generará una corriente circular en el núcleo de hierro, que circula en el plano perpendicular al vector de flujo magnético y se llama corriente de Foucault. La pérdida de potencia generada por la corriente parásita en la resistencia del núcleo de hierro es la pérdida por corriente parásita, y su fórmula de cálculo es: Pₑ=kₑ·f²·B²·t² (kW), donde t es el espesor de la lámina de acero al silicio. El moderno acero de silicio grabado con láser-puede reducir la pérdida por corrientes parásitas entre un 30% y un 40%.
2.3 Pérdida adicional del núcleo de hierro
La magnitud de la pérdida adicional del núcleo de hierro está determinada principalmente por los siguientes factores: (1) características del material, como las características direccionales de las láminas de acero al silicio, las características de degradación del procesamiento y las características de la película aislante; (2) Estructura de diseño, como la forma de la junta del núcleo de hierro, el modo de laminación del núcleo de hierro, el ancho del traslape del núcleo de hierro, etc.; (3) Procesamiento del proceso, como la precisión dimensional y el tamaño de las rebabas del procesamiento de corte y corte, el manejo cuidadoso y la laminación de láminas de acero al silicio durante el transporte y la laminación, y la calidad de la laminación. Para transformadores de 1000 kva y transformadores de 300 kva, un control razonable de estos factores puede reducir eficazmente las pérdidas adicionales.
3. Métodos para reducir la pérdida de carga sin-
El análisis muestra que la pérdida por histéresis y la pérdida por corrientes parásitas del núcleo de hierro están determinadas principalmente por los fabricantes de láminas de acero al silicio, mientras que la pérdida adicional está controlada por los fabricantes de transformadores. La densidad de flujo magnético del núcleo de hierro es un parámetro clave que afecta la pérdida de carga sin-. Por lo tanto, bajo la premisa de que la sección transversal - efectiva del núcleo de hierro permanece sin cambios, es necesario hacer que la distribución de la densidad del flujo magnético de cada parte del núcleo de hierro tienda a ser uniforme y reducir la densidad del flujo magnético local en la esquina del núcleo de hierro. Esta idea de optimización es aplicable a varios transformadores, incluidos los transformadores de 1000 kva y los de 300 kva.
3.1 Cambio de juntas escalonadas a juntas de tres-niveles
Hay un espacio en la unión de la lámina de acero al silicio del núcleo de hierro del transformador, lo que provocará un aumento repentino de la resistencia magnética cuando pase el flujo magnético. El flujo magnético evita el espacio y pasa a través de las láminas hacia las laminaciones adyacentes, lo que aumenta el circuito magnético local, aumenta la resistencia magnética y, por lo tanto, aumenta la pérdida sin carga y la capacidad de excitación. Cuantos más niveles de articulación, menor será la pérdida local en el área de la articulación, pero el rango de reducción disminuye gradualmente. Al mismo tiempo, la cantidad de laminaciones del núcleo de hierro, las horas de trabajo-hombre de corte y laminación y la dificultad del proceso aumentarán en consecuencia.
Desde una perspectiva práctica, las uniones de tres-niveles son una opción ideal. Se compone de tres tipos de laminaciones apiladas alternativamente, y solo se agrega un tipo de laminación a la columna central, lo que aumenta ligeramente la complejidad del proceso pero mejora significativamente el rendimiento magnético. Tomando como ejemplo un transformador de 1000kva, utilizando el mismo esquema de diseño, estructura y materiales, se realizaron pruebas con juntas al tresbolillo y juntas de tres-niveles respectivamente. Los resultados muestran que cuando la sección transversal-de la columna central permanece sin cambios, la pérdida de carga sin-las juntas de tres-niveles es entre un 7 % y un 8 % menor que la de las juntas escalonadas en promedio. Paratransformador de 300kva, se puede lograr el mismo efecto significativo de reducción de pérdidas mediante el uso de esta tecnología.
3.2 Reducción del ancho del traslapo del núcleo de hierro
En la esquina de la laminación del núcleo de hierro, el ancho del traslapo del área de unión entre la lámina de la columna central y la lámina del yugo tiene un impacto directo en el rendimiento sin-carga. Cuanto mayor es el área de vuelta, mayor es el área a través de la cual pasa el flujo magnético y la pérdida sin carga aumenta en consecuencia. Los datos de las pruebas muestran que por cada aumento del 1 % en el área de traslapo, la pérdida sin carga de las juntas de 45 grados aumenta en un 0,3 %. Por lo tanto, es necesario seleccionar el área de solape con la mejor pérdida de carga sin-y resistencia mecánica bajo la premisa de cumplir con la resistencia mecánica.
JINSHANMEN TECHNOLOGY CO., LTD optimizó el transformador de distribución, cambiando el ángulo de laminación del núcleo de hierro de 10 mm a 5 mm, lo que aumentó el área de la sección transversal-en la cavidad triangular de la esquina del núcleo de hierro, redujo la densidad del flujo magnético local y logró un buen efecto de reducción de pérdidas. Este esquema de optimización es aplicable tanto al transformador de 300 kva como al transformador de 1000 kva, lo que puede controlar eficazmente la pérdida de carga sin-al mismo tiempo que garantiza la estabilidad estructural.
3.3 Selección razonable del ancho de la lámina con núcleo de hierro
La pérdida sin carga de un transformador está relacionada con la pérdida unitaria de hierro y el peso del núcleo de hierro. Como parte del peso, el peso de la esquina del núcleo de hierro afecta directamente la pérdida sin carga y el costo de fabricación. La selección del ancho de la lámina del núcleo de hierro debe seguir las siguientes premisas: (1) El número de niveles del núcleo de hierro es igual; (2) Cuando el diámetro del núcleo de hierro es D, el ancho de la hoja principal se selecciona restando 5 mm o 10 mm de D para garantizar que la diferencia máxima del diámetro del núcleo de hierro no exceda +0.3 mm, lo que no afecta el conjunto de bobinado; (3) Las áreas de sección transversal-efectivas de diferentes núcleos de hierro en forma de lámina-son teóricamente iguales para garantizar una densidad de flujo magnético y una pérdida unitaria de hierro consistentes; (4) La sección transversal-de la columna con núcleo de hierro es consistente con la del yugo.
La práctica muestra que después de determinar el diámetro apropiado del núcleo de hierro, seleccionar el ancho de la hoja principal de D menos 10 mm es mejor que D menos 5 mm, lo que puede lograr la disminución gradual de cada nivel de ancho de la hoja, reducir el peso de la esquina del núcleo de hierro y reducir la altura del núcleo de hierro y el tanque de aceite en 10 mm, ahorrando así materiales y costos. Este método es particularmente importante para el control de costos y la reducción de pérdidas sin-carga de un transformador de 1000 kva, y también puede lograr considerables beneficios de ahorro de energía y reducción de pérdidas para un transformador de 300 kva.
4. Resumen
(1) El uso de juntas multi-nivel puede reducir la pérdida sin carga del núcleo de hierro del transformador. Combinado con la producción real (tipo de hoja, hora-hombre, rendimiento, etc.), generalmente se utilizan juntas de tres-niveles. Este esquema puede lograr una reducción significativa de pérdidas tanto para el transformador de 1000 kva como para el transformador de 300 kva. (2) Reducir el área de superposición del núcleo de hierro puede reducir efectivamente la pérdida de carga sin-y el área de superposición óptima debe determinarse de acuerdo con la estructura del producto. (3) Una selección razonable del ancho de la lámina del núcleo de hierro (un ancho de la lámina principal 10 mm menor que el diámetro es mejor que 5 mm menor) puede reducir el peso de las esquinas del núcleo de hierro y el consumo de material, y reducir la pérdida sin carga.
Además, durante el proceso de producción del núcleo de hierro, detalles como el tamaño de las rebabas de la lámina del núcleo de hierro, el grado de flexión y colisión de la lámina de acero al silicio durante el levantamiento y el grado de sujeción de la lámina del núcleo de hierro también afectarán la pérdida sin carga, que debe controlarse estrictamente.TECNOLOGÍA CO., LTD DE JINSHANMENaplica plenamente las tecnologías de optimización y medidas de control de calidad anteriores a la producción de diversos transformadores. Con capacidades profesionales de diseño y fabricación, ofrece a los clientes equipos de transmisión y distribución de energía de bajo-pérdida y alto-rendimiento.