Transzformátor impedanciája

 

 

 

1.1 Az impedancia meghatározása

Meghatározás: A transzformátor impedanciája az ellenállásra utal, amelyet az áramra gyakorol, amikor az áram átfolyik rajta. Két részből áll: ellenállás és induktív reaktancia. Az impedancia nagyságát általában százalékban fejezik ki, és a transzformátor nameplatábelén vannak megjelölve.

alkotóelem:

• Ellenállás (R): Ez az elektromos vezető ellenállási része a transzformátor tekercsében, amelyet elsősorban az anyag és a tekercs hossza határoz meg. Az ellenállás az elektromos energiát hőenergia formájában elveszítheti, amelyet rézvesztésnek neveznek.

• Induktív reaktancia (X): Az impedancia ezen része a kanyargós induktivitásából származik. Amikor a váltakozó áram áthalad a tekercsen, az induktív reaktancia akadályozza az áram változását. Az induktív reaktanciát elsősorban a tekercsek geometriai szerkezete és a tekercsek közötti szivárgás mágneses fluxusa határozza meg.

 

1.2 Az impedancia kifejezési módja

A teljes impedanciát általában komplex formában fejezik ki, és az ellenállás és az induktív reaktancia kombinációjából áll.

Z=r+jx,  Közöttük J a képzeletbeli egység

Megjegyzés: Az impedancia nem az egyetlen nagyfeszültség vagy az alacsony feszültség impedanciájára utal, hanem inkább a nagyfeszültség kombinált impedanciájára az alacsony feszültség, az ellenállás és a reaktancia, amelyet egy transzformátor egy bizonyos működési állapotban lévő tekercsek közötti impedancia leírására használnak.

Például egy három tekercs transzformátor impedanciája:

Nagyfeszültségű - alacsony feszültség

Nagyfeszültségű - közepes feszültség

Közepes feszültség - alacsony feszültség

 

 

2.1 A rövidzárlati impedancia meghatározása

Meghatározás: A transzformátor nameptáblán a rövidzárlati impedancia nagyon fontos paraméter, amely tükrözi a transzformátor elektromos tulajdonságait rövidzárlat körülmények között. A rövidzárlati impedanciát általában százalékban (%z) fejezik ki, ami azt a feszültség arányát képviseli, amelyet az elsődleges tekercsre kell alkalmazni, hogy a névleges áramot generáljuk, amikor a transzformátor másodlagos tekercse rövidzárlatú az elsődleges tekercsek névleges feszültségére.

 

 

Megfogalmazás:

Rövidzárlati impedancia () kifejezhető a következő képlettel:

Köztük:

• az a feszültség, amely ahhoz szükséges, hogy az elsődleges tekercs elérje a névleges áramot, ha a másodlagos tekercset rövidzárlatú.

• az elsődleges tekercs névleges feszültsége.

A rövidzárlati impedancia jelentősége

 

2.2 A rövidzárlati impedancia jelentősége

2.2.1 Limit rövidzárlati áram

A rövidzárlati impedancia meghatározza a transzformátor által generált rövidzárlati áram nagyságát, amikor a másodlagos tekercs rövidzárlatú. A rövidzárlati áram a maximális áram, amely előfordulhat egy energiarendszerben, és komoly veszélyt jelenthet a berendezések és rendszerek biztonságára.

Minél nagyobb a rövidzárlati impedancia, annál kisebb a rövidzárlati áram, amely segít megvédeni a transzformátort és a downstream berendezéseket a túlzott rövidzárlati áram által okozott károktól.

rövidzárlati kiszámítás

Adva: A transzformátor nameplatív kapacitása 100 mVa, a feszültség 132\/11 kV, a rövidzárlati impedancia 10%. Számítsa ki a rövidzárlati áramot mind a magas, mind az alacsony feszültség oldalán.

= rövidzárlati áram

= névleges áram

Z%= rövidzárlati impedancia

 

Nagyfeszültségű oldal:

 

Alacsony feszültség oldal:

 

2.2.2 Feszültségszabályozás

Rövidzárlati impedancia és feszültségcsepp

A rövidzárlati impedancia nagysága közvetlenül befolyásolja a transzformátor feszültségcsökkenését. A nagyobb rövidzárlati impedancia azt jelenti, hogy amikor a transzformátor terhelés alatt van, a tekercsek feszültségcsökkenése szintén nagyobb, ami a kimeneti feszültség nagyobb csökkenéséhez vezet. Más szavakkal: minél nagyobb a rövidzárlati impedancia, annál rosszabb a feszültségszabályozási teljesítmény, mivel a kimeneti feszültség inkább ingadozik, amikor a terhelés megváltozik.

2.2.3 Párhuzamos művelet

Amikor több transzformátor párhuzamosan működik, a rövidzárlati impedancia nagysága határozza meg az egyes transzformátorok hordozásának arányát. Ha a párhuzamos transzformátorok rövidzárlati impedanciái eltérőek, a terhelés egyenetlenül eloszlik

• Transzformátor alacsony impedanciával

Viszonylag nagy terhelést fog viselni. Ennek oka az, hogy egy kisebb impedancia egy kisebb feszültségcsökkenést jelent, tehát nagyobb áramot továbbíthat, ami nagyobb terhelést eredményez.

• Nagy impedanciával rendelkező transzformátorok

Akkor kisebb terhelést fog viselni. Ennek oka az, hogy egy nagyobb impedancia nagyobb feszültségcsökkenést eredményez, ami kisebb átadott áramot eredményez, és így kisebb terhelést eredményez.

A párhuzamos működés egyik feltétele az, hogy a több transzformátor impedanciái azonosak.

Tegyük fel, hogy két transzformátor működik párhuzamosan:

Az A transzformátor rövidzárlati impedanciája 8%.

A B transzformátor rövidzárlati impedanciája 10%.

Ha ez a két transzformátor párhuzamosan működik, az A kisebb rövidzárlati impedanciája miatt, akkor nagyobb terhelést fog viselni.

Ez az egyenetlen terheléseloszlás a következő problémákhoz vezethet:

• Túlterhelés: Az alacsony impedanciával rendelkező transzformátorok túlterhelhetők, míg a nagy impedanciával rendelkező személyek könnyű terhelésű állapotban lehetnek.

• Alacsony hatékonyság: Az egyenetlen terheléseloszlás miatt a teljes rendszer működési hatékonysága csökkenhet.

• Rövidített élettartam: A túlterhelési körülmények között működő transzformátorok rövidített élettartamot tapasztalhatnak a termikus feszültség és a gyorsított öregedés miatt.

2.2.4 Védelmi beállítások

A rövidzárlati impedancia közvetlen hatással van a védőeszközök, például a relék és a megszakítók beállítására. A védőeszközöket általában a rövidzárlati áram szerint kell beállítani annak biztosítása érdekében, hogy a hibákat azonnal és hatékonyan lehessen levágni, ha rövidzárlat bekövetkezik, ezáltal csökkentve a rendszer más részeire gyakorolt ​​hatást.

A transzformátor rövidzárlati impedanciájának megértése hasznos a megfelelő védelmi beállítások megtervezésében a rendszer biztonságának és megbízhatóságának biztosítása érdekében.

 

 

3.1 A nagy impedancia előnye

• Korlátozza a rövidzárlati áramot

A nagy impedanciával rendelkező transzformátorok korlátozhatják a rövidzárlati áram nagyságát, amikor rövidzárlat bekövetkezik. Ez elősegíti az energiarendszer és a berendezések védelmét, és csökkenti a hibáknak a rendszerre gyakorolt ​​hatását.

• Rugalmasság párhuzamos működés közben

A párhuzamosan működő transzformátorokban, ha az impedancia enyhe különbség van (de ésszerű tartományon belül), akkor könnyebb elosztani a terhelést, és elkerülni a terhelés túlzott koncentrációját egyetlen transzformátoron a túl kicsi impedancia miatt.

• A költség viszonylag alacsony lehet

Egyes tervekben a növekvő impedancia csökkentheti a felhasznált tekercsek mennyiségét, ezáltal csökkentve a gyártási költségeket.

 

3.2 A nagy impedancia hátránya

A feszültségszabályozási teljesítmény gyenge

A nagy impedanciával rendelkező transzformátorok a kimeneti feszültségük jelentős ingadozását fogják tapasztalni, amikor a terhelés megváltozik. Ez kedvezőtlen a stabil feszültséghez szükséges terheléseknél, és a feszültségcsökkenés viszonylag nagy

Viszonylag nagy energiaveszteség

A nagyobb impedancia nagyobb ellenállást és reakciót jelent, ami nagyobb energiaveszteséget okozhat és csökkentheti a transzformátor hatékonyságát.

 

3.3 Az alacsony impedancia előnyei

Jó feszültségszabályozási teljesítménye van

Az alacsony impedanciával rendelkező transzformátorok kisebb kimeneti feszültség -ingadozást mutatnak, amikor a terhelés megváltozik, és stabilabb feszültséget biztosíthat. Ez nagyon fontos az olyan eszközöknél, amelyek érzékenyek a feszültség ingadozására, például az elektronikus eszközökre és az adatközpontokra, ahol a feszültségcsökkenés viszonylag kicsi.

Nagy hatékonyság

A kisebb impedancia alacsonyabb ellenállást és reaktanciát jelent, ami általában nagyobb energiahatékonyságot eredményez és csökkenti a veszteségeket a működés során.

 

3.4 Az alacsony impedancia hátránya

A rövidzárlati áram viszonylag nagy

Az alacsony impedancia azt jelenti, hogy amikor rövidzárlat bekövetkezik, az áram nagyon nagy lesz, ami jelentős hatást gyakorolhat a rendszerre és a berendezésre. Ez bonyolultabb és drágább védő intézkedéseket igényel.

Magas gyártási költségek

Az alacsony impedancia elérése általában több anyag (például vastagabb vezetékek vagy nagyobb magok) és összetettebb gyártási folyamatok felhasználását igényli, ami növeli a költségeket.

 

3.5 Kompromisszumos választás

Gyakorlati alkalmazásokban a transzformátor tervezőinek általában egyensúlyi pontot kell találniuk az impedancia nagysága között.

Ez az egyensúlypont függ:

• Az energiarendszerek védelmi követelményei

Ha a rövidzárlati áramot szigorúan ellenőrizni kell, akkor nagyobb impedanciával rendelkező kialakítást lehet választani.

• A terhelés feszültségstabilitási követelményei

Ha nagyon stabil kimeneti feszültségre van szükség, akkor kisebb impedanciával rendelkező kialakítást lehet választani.

• Költségmegfigyelés

A teljesítési követelmények teljesítésének előfeltétele alapján a költségek gyakran fontos döntéshozatali tényező.

 

 

4.1 Test Cél

A rövidzárlati impedancia és a terhelésvesztési teszt egy fontos teszt a transzformátorok számára, amelyet a transzformátor rövidzárlati impedanciájának (%z) és a terhelésveszteség (azaz rézvesztés) meghatározására használnak rövidzárlati körülmények között. Ez a teszt meghatározott munkakörülmények között fontos elektromos jellemző információkat szolgáltathat a transzformátorról, ami hasznos a transzformátor tervezési minőségének és teljesítményének ellenőrzéséhez.

• Mérje meg a rövidzárlati impedanciát (%z)

A rövidzárlati impedancia tükrözi a transzformátor ellenállásának és reaktanciájának kombinált hatását, és döntő jelentőségű a transzformátor teljesítményének értékeléséhez hibás körülmények között.

• Mérje meg a terhelésveszteséget

A terhelésvesztés (vagy a rézvesztés) az a teljesítményvesztés, amelyet egy transzformátor tekercses ellenállása okoz a névleges terhelés alatt, amelyet rövidzárlati impedancia-tesztekkel lehet mérni

 

4.2 Teszt elv

A rövidzárlati impedancia-teszt magában foglalja a transzformátor elsődleges tekercselésére (általában a nagyfeszültségű oldal) viszonylag alacsony feszültségének alkalmazását, miközben a másodlagos tekercset (általában az alacsony feszültségű oldalt) rövidzárlatra, valamint az elsődleges tekercs feszültségének mérésére. Ezen mérési értékek alapján kiszámítható a transzformátor rövidzárlati impedanciája és terhelési vesztesége.

 

4.3 Tesztelési eljárások

4.3.1 Teszt előkészítése

Kábelezés: Rövidzárlat a transzformátor másodlagos oldalának (alacsony feszültségű oldalán) tekercselés, és csatlakoztassa az elsődleges oldalt (nagyfeszültségű) egy állítható tápegységhez.

Berendezések előkészítése: Csatlakoztassa a mérőeszközt olyan paraméterek rögzítéséhez, mint a feszültség, az áram és az energia.

4.3.2 Alkalmazott feszültség

Fokozatosan növelje a feszültséget az elsődleges oldalon nullától, amíg az elsődleges oldalon el nem éri a névleges áramot. Ezen a ponton, a másodlagos oldalon található rövidzárlat miatt, a feszültségnek nullához kell lennie.

4.3.3 Mérés

Feszültség: Mérje meg és rögzítse a feszültségetaz elsődleges oldalon

Jelenleg: Mérje meg és rögzítse az áramotaz elsődleges oldalon

Teljesítmény: Mérje meg és rögzítse a bemeneti aktív teljesítmény P -t, amely elsősorban a tekercs terhelési (rézvesztesége).

4.4.4 Számítás

Rövidzárlati impedancia számítási képlete:

Rövidzárlati impedancia százalékos aránya (%z):

Köztük,a transzformátor névleges feszültsége

A terhelésvesztés (rézvesztés) a mért teljesítményre utal.

4.4.5 tesztfeltételek

A teszteket általában szobahőmérsékleten végzik, de mivel a hőmérsékletnek a tekercselő ellenállásra gyakorolt ​​jelentős hatása van, a tényleges mért terhelési veszteségek hőmérséklet -korrekciót igényelhetnek.

A teszt során az alkalmazott feszültség viszonylag alacsony. Csak a névleges áramot, nem pedig a névleges feszültséget kell elérnie, mert ha a másodlagos tekercs rövidzárlatú, az alacsonyabb feszültség alkalmazása elegendő a névleges áram előállításához.

4.4.6 A teszt eredményeinek elemzése

Rövidzárlati impedanciaérték

A mért rövidzárlati impedancia értéknek meg kell egyeznie a tervezési értékkel vagy az adattáblán lévő értékkel. Ha a különbségek szignifikánsak, ez azt jelezheti, hogy problémák merülnek fel a transzformátor tervezésében vagy gyártásában.

Terhelési veszteség

A mért terhelésveszteséget (rézveszteséget) használják a transzformátor hatékonyságának teljes terhelés körüli értékeléséhez. Ennek a veszteségnek a formatervezésben megadott tartományon belül kell lennie.

4.4.7 Jelentőség

A rövidzárlati impedancia-teszt nemcsak a transzformátor tervezésének és gyártási minőségének ellenőrzi, hanem kulcsfontosságú adatokat szolgáltat a rendszer hibás elemzéséhez, a védelmi eszközök beállításához és a transzformátor párhuzamos működéséhez. Ezen a teszten keresztül a mérnökök biztosíthatják a transzformátor biztonságát és megbízhatóságát a tényleges működés során. Összegezve, a rövidzárlati impedancia teszt fontos lépés annak biztosítása érdekében, hogy a transzformátor megfeleljen a tervezési előírásoknak, és biztonságosan és hatékonyan működjön.