Leistungstransformatoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Übertragung und Verteilung von Strom. Ihre korrekte Berechnung entscheidet über die Zuverlässigkeit des Stromnetzes, die Wirtschaftlichkeit und die Lebensdauer der Anlagen. In diesem Artikel geht es um die Bestimmung der Transformatorenkapazität, die Berechnung der Verluste und die Schätzung des Wirkungsgrads.
1. Nennleistung des Transformators
Leistung des Transformators (S, kVA) gibt die elektrische Last an, die es bedienen kann.
Formel zur Berechnung der Gesamtleistung:
wobei UU - Anspannung, II - Strom auf der jeweiligen Seite des Transformators.
wobei Die Nennleistung wird auf der Grundlage der erforderlichen Last mit Zuschlägen ausgewählt (normalerweise 20-30%).
2. Arten von Transformatorverlusten
Während des Betriebs geht zwangsläufig etwas Energie verloren. Die wichtigsten Arten von Verlusten sind:
Leerlaufverluste (P₀)
Treten im Magnetkern auf, wenn eine Spannung ohne Last angelegt wird.
Hystereseverluste und Wirbelströme einbeziehen.
Lastverluste (Rk)
Bezieht sich auf die Erwärmung der Wicklungen bei Stromfluss.
Hängt vom Wicklungswiderstand und von der Größe der Last ab.
Aktive Verlustformel:
wobei RR - Wicklungswiderstand, II - aktuell.
3. Wirkungsgrad des Transformators
Der Wirkungsgrad (η) gibt den Wirkungsgrad des Transformators an.
Wirkungsgrad-Formel:
oder verlustbereinigt:
Moderne Leistungstransformatoren können eine KPD 98-99%Dies senkt die Betriebskosten.
4. Berechnungsbeispiel
Nehmen wir an, der Transformator hat:
Nennleistung: 1000 kVA
Leerlaufverluste: 2 kW
Lastverluste: 10 kW
Berechnung des Wirkungsgrads bei Volllast:
5. Wie man Verluste reduziert und die Effizienz erhöht
Verwendung von hochwertigem Elektrostahl im Magnetkern
Verwendung von Kupferwicklungen mit minimalem Widerstand
Effiziente Kühlung (Öl, Luft, kombiniert)
Optimale Auswahl des Lastmodus (Vermeidung von Leerlauf oder Überlastung)
Schlussfolgerung
Eine korrekte Berechnung von Transformatorleistung, Verlusten und Wirkungsgrad ist möglich:
Wählen Sie die richtige Ausrüstung für die richtige Aufgabe,
die Betriebskosten zu senken,
um die Zuverlässigkeit des Stromnetzes zu gewährleisten.
Die Kenntnis dieser Grundlagen ist sowohl für Ingenieure als auch für Fachleute aus den Bereichen Beschaffung und Betrieb nützlich.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist der normale Wirkungsgrad eines modernen Leistungstransformators?
➡ Normalerweise im Bereich von 98-99%.
❓ Beeinflusst die Temperatur die Verluste?
Ja, mit steigender Temperatur nimmt der Wicklungswiderstand zu, was zu höheren Lastverlusten führt.
❓ Können Leerlaufverluste vollständig beseitigt werden?
➡ Nein, aber sie können durch hochwertige Magnetkernmaterialien minimiert werden.
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