As perdas em um transformador incluem principalmente perdas no núcleo e perdas no cobre, juntamente com algumas perdas adicionais. As perdas no núcleo ocorrem no núcleo e são compostas principalmente por perdas por histerese e perdas por correntes parasitas. As perdas por histerese surgem da perda de energia devido às mudanças na direção da magnetização sob campos magnéticos alternados, enquanto as perdas por correntes parasitas resultam de correntes induzidas causadas pelo campo magnético alternado, levando à geração de calor. As perdas no cobre ocorrem nos enrolamentos e devem-se às perdas resistivas quando a corrente flui através dos enrolamentos, também conhecidas como perdas ôhmicas. Essa perda é proporcional ao quadrado da corrente, o que significa que as perdas no cobre aumentam com cargas mais altas. Perdas adicionais incluem perdas dispersas e perdas mecânicas; as perdas dispersas surgem do fluxo magnético de dispersão, enquanto as perdas mecânicas estão associadas a vibrações internas e ruído. As perdas de carga estão relacionadas ao nível de carga, com as perdas no cobre aumentando à medida que a carga sobe. Reduzir essas perdas ajuda a melhorar a eficiência do transformador.
1. Fórmula de cálculo das perdas no transformador
(1) Perda de potência ativa: δ P = P0+KTβ2PK
(2) Perda de potência reativa：δ Q = Q0+KTβ2QK
(3) PERDA DE POTÊNCIA COMPREENSIVA: δ PZ = δ P+KQ δ Q
Q0≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ
Q0——Perda de potência reativa em vazio (KVAR)
P0 – Perda em vazio (kW)
PK——Perda de carga nominal (kW)
SN – Capacidade nominal do transformador (kVA)
I0 % – percentual da corrente em vazio do transformador.
UK %——Percentual da tensão de curto-circuito
β – Fator de carga médio
KT – fator de perda por flutuação de carga
QK——Potência de dispersão de carga nominal (KVAR)
KQ -- Equivalente econômico da potência reativa (kW/kvar)
2. As condições de seleção de cada parâmetro são as seguintes:
(1) KT = 1,05
(2) Quando a carga mínima é retirada do transformador redutor de 6kV~10kV da rede elétrica urbana e da rede de empresas industriais, seu equivalente de potência reativa KQ=0,1kW/kvar;
(3) O coeficiente de carga média do transformador, sendo desejável β = 20% para transformadores agrícolas, e desejável β=75% para empresas industriais, que são implementadas em três turnos;
(4) Horas de operação do transformador T=8760h, horas de perda de carga máxima: T=5500h;
(5) Perda em vazio do transformador P0、Perda de carga nominal PK、I0%、UK%
Segundo, as características da perda do transformador
P0 - perda em vazio, principalmente perda no ferro, incluindo perda por histerese e perda por correntes parasitas;
A perda por histerese é proporcional à frequência e ao quadrado do coeficiente de histerese da densidade máxima de fluxo magnético.
A perda por correntes parasitas é proporcional ao produto da frequência, da densidade máxima de fluxo magnético e da espessura da chapa de aço silício.
PC – Perda de carga, que é principalmente a perda da corrente de carga através da resistência no enrolamento, geralmente conhecida como perda no cobre. Sua magnitude varia com a corrente de carga e é proporcional ao quadrado da corrente de carga (expressa como um valor de conversão de temperatura padrão da bobina).
A perda de carga também é afetada pela temperatura do transformador, e o fluxo de dispersão causado pela corrente de carga pode produzir perdas por correntes parasitas nos enrolamentos e perdas dispersas nas partes metálicas fora dos enrolamentos.
Perda total do transformador δ P=P0+PC razão de perda do transformador=PC/P0
Eficiência do transformador = PZ/(PZ+δP), expressa em percentagem, PZ é a potência de saída no lado secundário do transformador.
3. Cálculo da perda variável de eletricidade
A perda de potência de um transformador inclui perdas no ferro e perdas no cobre. As perdas no ferro estão relacionadas ao tempo de funcionamento, e as perdas no cobre estão relacionadas ao tamanho da carga. Portanto, a perda de eletricidade deve ser calculada separadamente.
1. Cálculo da potência de perda no ferro: para diferentes tipos e capacidades, a fórmula de cálculo da potência de perda no ferro é: Potência de perda no ferro (kWh) = Perda em vazio (kW) × Tempo de alimentação (horas)
2. Cálculo da perda no cobre: quando a taxa de carga é de 40% ou menos, o consumo de eletricidade do mês inteiro (até a leitura do medidor) é de 2%
3. Fórmula de cálculo: Perda no cobre (kWh) = Consumo mensal de eletricidade (kWh) × 2%
4. Cálculo da perda em vazio, perda de carga e tensão de impedância
Perda em vazio: Quando o enrolamento secundário do transformador está aberto e uma tensão senoidal de frequência nominal e forma de onda nominal é aplicada ao enrolamento primário, a potência ativa consumida é chamada de perda em vazio. O algoritmo é o seguinte: Perda em vazio = Coeficiente do processo de perda em vazio × Perda unitária × Núcleo.
Perda de carga: Quando o enrolamento secundário do transformador está em curto-circuito (estado estacionário), a potência ativa consumida pela corrente nominal no enrolamento primário é chamada de perda de carga.
O algoritmo é o seguinte: Perda de carga = Perda por resistência do maior par de enrolamentos + Perdas adicionais
Perdas adicionais = Perdas por correntes parasitas no enrolamento + Perdas cíclicas nos condutores paralelos do enrolamento + Perdas dispersas + Perdas nos terminais
Tensão de impedância: Quando o enrolamento secundário do transformador está em curto-circuito (estado estacionário) e o enrolamento primário é percorrido pela corrente nominal, a tensão aplicada é chamada de tensão de impedância Uz. Geralmente, Uz é expressa como uma porcentagem da tensão nominal, ou seja, Uz = (Uz/U1n)*100%
Relação: u=4.44* F *B*At,V
JYW6100: Testador de Características em Vazio e Sob Carga para Transformadores (para teste de perdas no núcleo do transformador, perdas no enrolamento, fator de potência). Amplamente utilizado nas indústrias de transformadores, transformadores de liga amorfa, geradores e motores de ventiladores.
Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
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