หม้อแปลงสามารถบรรลุแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับภายใต้โหลดเต็มหรือไม่?

ในระบบพลังงานหม้อแปลงเป็นพื้นฐานสำหรับการแปลงแรงดันไฟฟ้าและการถ่ายโอนพลังงาน คำถามสำคัญเกิดขึ้น:แรงดันเอาต์พุตของหม้อแปลงภายใต้โหลดเต็มเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดหรือไม่?คำตอบที่ชัดเจนคือเลขที่และบทความนี้อธิบายหลักการพื้นฐานที่สนับสนุนโดยมาตรฐานทางวิศวกรรมและการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

1. คำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ

แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ (มาตรฐาน IEEE/IEC):
ที่แรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงหมายถึงมันไม่ - โหลดแรงดันเอาต์พุตเอาต์พุต(เช่นแรงดันรองเมื่อคดเคี้ยวรองเปิด - วงกลม) ตัวอย่างเช่นหม้อแปลงที่มีป้ายกำกับ "400V" ส่งมอบ 400V อย่างแน่นอนโดยไม่มีการโหลด

เต็ม - แรงดันโหลด:
ภายใต้เงื่อนไขการโหลดเต็ม - แรงดันเอาต์พุตจริงเบี่ยงเบนลงเนื่องจากการสูญเสียโดยธรรมชาติ นี่คือปริมาณโดยการควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VR).

2. เหตุใดแรงดันไฟฟ้าจึงลดลงภายใต้โหลดเต็ม

ปัจจัยสำคัญ: ความต้านทานของหม้อแปลง

หม้อแปลงทุกชนิดมีความต้านทานภายใน(ZZ) ประกอบด้วย:

ความต้านทาน (RR): การสูญเสียทองแดงในขดลวด

ปฏิกิริยาการรั่วไหล (xx): การรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็ก

อิมพีแดนซ์นี้ทำให้เกิดแรงดันตกตามสัดส่วนของกระแสโหลด:

ΔV=iload × (rcos⁡ϕ+xsin⁡ϕ) Δv=iload × (rcosϕ+xsinϕ)

โดยที่ cos⁡ϕcosϕ เป็นตัวประกอบกำลังโหลด

สูตรการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

vr%= vr%=

ค่า VR ทั่วไป:

การกระจายหม้อแปลง:2–5%

Power Transformers:5–10%

3. ตัวอย่างที่เป็นประโยชน์

พิจารณาน้ำมัน 1600 kva - หม้อแปลงระบายความร้อนด้วย:

จัดอันดับไม่ - แรงดันโหลด: 400 V

อิมพีแดนซ์ (zpuzpu): 4%

ปัจจัยกำลังไฟ: 0.8 ล้าหลัง

การคำนวณ:

vfull - โหลด=vno - load− (vno - โหลด× zpu × cos⁡ϕ) =400 - (400 × 0.04 × 0.8) vvfull - โหลด=vno - โหลด - (vno - โหลด× zpu × cosϕ) =400 - (400 × 0.04 × 0.8)

ระเบียบแรงดันไฟฟ้า:

VR%=400 - 387.2387.2 × 100%≈3.3%VR%=387.2400 - 387.2 × 100%≈3.3%

ผลลัพธ์: แรงดันเอาต์พุตลดลงไป387.2 V(–3.3%) ภายใต้โหลดเต็ม

4. กลยุทธ์การบรรเทา

เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับภายใต้โหลด:

a) แตะเครื่องเปลี่ยน

บน - โหลด Tap Changer (OLTC):
ปรับการเลี้ยวหลักแบบไดนามิกเพื่อชดเชยแรงดันตก
ตัวอย่าง: A +5% TAP เพิ่มแรงดันรองเพิ่มขึ้น 5%

ปิด - Circuit Taps:
การปรับด้วยตนเองสำหรับการแก้ไขแรงดันไฟฟ้าคงที่

b) หน่วยงานกำกับดูแลแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (AVR)

ติดตั้งระบบ AVR ภายนอก (เช่น StatCom) เพื่อฉีดพลังงานปฏิกิริยาและแรงดันไฟฟ้าที่เสถียร

c) ออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพ

หม้อแปลงอิมพีแดนซ์ที่ต่ำกว่า (เช่น ZPU<4%Zpu​<4%) reduce voltage drop but increase short-circuit currents.

5. การปฏิบัติตามมาตรฐาน

IEEE C57.12.00:

"แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับคือ NO - แรงดันไฟฟ้าโหลดเต็ม - แรงดันไฟฟ้าโหลดจะคำนวณโดยการลบการลดลงของความต้านทาน"

IEC 60076-1:

"แรงดันเอาต์พุตภายใต้โหลดที่ได้รับการจัดอันดับนั้นได้มาจากการโหลดแรงดันไฟฟ้า - ลบด้วยแรงดันตก"

6. จริง - ผลกระทบของโลก

ความเสถียรของกริด: แรงดันไฟฟ้าลดลงมีผลต่อการโหลดที่ละเอียดอ่อน (เช่นมอเตอร์เครื่องจักรอุตสาหกรรม) ยูทิลิตี้บังคับใช้± 5% ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า (ANSI C84.1)

การทดสอบหม้อแปลง:
การทดสอบตามปกติวัด ZPUZPU และ VR% เพื่อตรวจสอบความสอดคล้องของการออกแบบ

บทสรุป

หม้อแปลงไฟฟ้าไม่สามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับภายใต้โหลดเต็มเนื่องจากความต้านทานที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ - แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการลดลง การเบี่ยงเบนนั้นเป็นปริมาณโดยระเบียบแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 2–10% ตามโปรไฟล์การออกแบบและการโหลด การบรรเทาผลกระทบต้องใช้ตัวเปลี่ยน tap, ระบบ AVR หรือต่ำ - การออกแบบอิมพีแดนซ์ วิศวกรจะต้องคำนึงถึง VR% ในระหว่างการวางแผนระบบเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพภายในขีด จำกัด ด้านกฎระเบียบ