Мощность трансформатора
Мощность трансформатора – мощность, которую трансформатор может длительно отдавать при работе в условиях окружающей среды, которая характеризуется регламентированной ГОСТ температурой воздуха. Единицей измерения мощности силовых трансформаторов выступают киловольтамперы (кВА). Приведение номинальной мощности к киловаттам возможно только после монтажа и измерения cos φ нагрузки, который оказывает непосредственное влияние на количество потерь в трансформаторе. Так, трансформатор ТМ 1000 кВА может может иметь максимальную мощность в 1000 кВт при подключении к резистивной нагрузке, но при наличии реактивных элементов нагрузки мощность снижается на 5%-15%. Одним из главных параметров, который оказывает влияние на номинальную мощность – допустимый тепловой режим при длительной нагрузке. При его соблюдении теплового режима срок службы трансформатора будет соответствовать паспортным значениям. В случае превышения длительной температуры на несколько градусов, значительно снижается рабочий ресурс внутренней изоляции трансформатора. Это может стать причиной короткого замыкания в обмотке или магнитопроводе.
Новости
- 18.11.2021 — CITIUS, ALTIUS, FORTIUS: Эволюция силового масляного трансформатора
- 02.04.2021 — Лицензии на конструирование и изготовление оборудования для атомной энергетики. Истинные ценности и преимущества для компании ООО «Трансформер».
- 01.03.2021 — Стратегия цифровой трансформации электросетей и технологии цифровых двойников силовых трансформаторов
© 2024 Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Информация, размещенная на сайте не является офертой.
Мощность трансформатора, какая должна быть, как правильно выбрать, рассчитать.
Трансформатор является преобразователем электрической энергии. С его помощью можно легко трансформировать одну величину тока и/или напряжения в другую. Конструкция его достаточно проста. Он состоит из следующих основных функциональных частей: магнитопровод определенной формы, катушки, каркас, на который и наматываются рабочие катушки. Магнитопровод делают в виде тора (круглой формы), Ш-образной и П-образной формы. Каждая форма имеет свои особенности в работе.
Магнитопровод трансформатора, рассчитанный на работу с низкой частотой (промышленная частота в 50 Гц) делают из листового железа. Это позволяет снизить потери при работе устройства. Трансформатор, что работает на более высоких частотах уже имеет магнитопровод из феррита различных марок. Мощность трансформатора напрямую связана с размерами магнитопровода, материалом (из которого он сделан), частотой, на которой устройству приходится работать.
Самый простой вариант трансформатора содержит в себе две обмотки, называемые первичной и вторичной. Первичная обмотка является входной, вторичная — выходной. Первичная может состоять из нескольких обмоток (или одной, но с отводом), рассчитанных на различное входное напряжение (обычно можно встретить на 220 вольт и на 110). У вторичной может быть гораздо больше обмоток, в зависимости от количества различных напряжений, что нужно получить под разные нужды от одного трансформатора.
Теперь, что касается самой электрической мощности трансформатора. На практике обычно бывает так — есть электротехническое устройство потребитель (нагрузка), которое нужно запитать. Известно напряжение его питания и сила тока, что оно потребляет при своей работе. Под это устройство нужно подобрать соответствующий блок питания. Напомню, что электрическую мощность можно найти по следующей простой формуле: P=U*I (мощность в ваттах равна напряжение в вольтах умноженное на силу тока в амперах). Следовательно, зная напряжение и ток нагрузки мы легко вычисляем мощность устройства. Блок питания должен иметь чуть большую мощность, чем нагрузка, которую он будет питать (запас по мощности должен быть не менее 25%).
Поскольку трансформатор является основным функциональным элементом, определяющий общую мощность блока питания (трансформаторного), то именно его мощность должна быть правильно рассчитана и подобрана под нагрузку. Итак, к примеру, есть небольшой, двухканальный усилитель звуковой частоты, мощность которого 20 ватт на канал. Питание у него 12 вольт. Под него нужно собрать (найти) подходящий трансформаторный блок питания. Общая мощность этого усилителя будет равна 40 ватт (два канала по 20 ватт). Следовательно, с учетом запаса, нам нужно найти понижающий силовой трансформатора, у которого мощность будет не меньше 50 ватт. Поскольку нагрузка нуждается в 12 вольтах, то и вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на это напряжение.
Минимальные размеры (при той же мощности) будет у трансформатора круглой формы (тора), но его сложнее мотать (если это делать самому). Ш-образные и П-образные легче наматывать, они проще в своей разборке и сборке, хотя и имеют чуть большие размеры и вес. Мощность трансформатора (если говорить о трансформаторах, рассчитанных на стандартную частоту сети 50 герц, имеющие железные магнитопровод) имеет прямую зависимость от площади поперечного сечения основной части сердечника, где намотан провод обмоток. Формулу зависимости площади сечения магнитопровода трансформатора от его мощности можно выразить так: мощность трансформатора (ватты) равна квадрату площади поперечного сечения основной части магнитопровода (квадратные сантиметры).
То есть, если мы имеем понижающий силовой трансформатор (с металлическим сердечником), но мощность его нам неизвестна, то нужно взять и измерить его толщину и ширину основной его части (где намотан провод). Далее узнаем сечение этой части, перемножаем эту ширину и толщину (в сантиметрах). Полученный результат возводится в квадрат. Вот и получаем мощность, которой обладает этот трансформатор, с этим магнитопроводом. Либо при покупке сразу смотрим или узнаем номинальную мощность приобретаемого трансформатора.
Поскольку электрическая мощность равна произведению силы тока на напряжение, то при одной и той же мощности нам нужно будет учитывать, что если мы увеличиваем напряжение, то придется жертвовать уменьшением силы тока (уменьшая диаметр, сечение провода вторичной обмотки), и наоборот, увеличивая ток на выходе трансформатора, мы будем вынуждены снижать напряжение (уменьшая количество витков в обмотке). Если важен и ток и напряжение на выходе трансформатора, а вся вторичная обмотка не помещается в магнитопровод, то, естественно, нужно увеличивать размеры этого магнитопровода, повышая общую мощность трансформатора.
P.S. В каком-то смысле импульсные трансформаторы, рассчитанные на работу с более высокими частотами, нежели стандартные 50 герц, можно назвать резиновыми по своей мощности. То есть, при пропускании через них тока одной частоты они будут выдавать одну мощность, если же частоту этого тока увеличить, то и мощность этого трансформатора также будет увеличена, при тех же самых его размерах магнитопровода. Но для таких высокочастотных трансформаторов уже используются специальные электронные схемы преобразователей, и содержат в себе сердечники из феррита различных марок (вместо железа).
Правила измерения мощности трансформатора
В наше время трансформаторные подстанции Казахстан, очень широко используются в сфере энергетики. Трансформатор, представляет собой своего рода систему для преобразования переменного тока из одного источника на другой. Достигнуть этого при помощи трансформатора можно, как правило, без существенных потерь. Традиционный трансформатор включает в себя сразу несколько обмоток из проволок, которые между собой схватываются магнитным потоком. Обмотки могут быть намотаны на магнитопровод или сердечник.
Если вам требуется провести измерение мощности трансформатора, то в таком случае разумнее всего будет подсчитать общую сумму мощности всех обмоток. Также нужно будет измерить сопротивление вторичной обмотки, благодаря чему и определяется мощность трансформатора. Если же у вас нет подходящего омметра, то потребуется обязательно нагрузить на балласт специальную просадку. Помимо этих вариантов можно определить мощность трансформатора при помощи проводов. Для этого вам потребуется нагружать вторичную обмотку и при этом контролировать форму тока в первичной обмотке.
Некоторые производители габаритную мощность, чаще всего определяют как максимальную мощность в нагрузке. В таком случае нагрев обмоток должен измеряться контактным способом. Существует еще один очень распространенный способ измерения мощности трансформатора. Поскольку в трансформаторе используется сразу две обмотки их необходимо грузить без выпрямителя с использованием резисторов. Все эти способы позволяют достаточно легко определить мощность практически любого трансформатора.
- 4 преимущества покупки автозапчастей онлайн
- Два важнейших условия пожарной безопасности бань и саун
- Как выбрать автосигнализацию
- Как работает тахограф
- Достоинства проката авто в Минске
- Как выбрать автомобильный видеорегистратор
- Как выбрать шины на транспортное средство
- Почему недвижимость в Алании пользуется спросом
- Особенности и цели проекта санитарно-защитной зоны
- Как выбрать унитаз
Почему мощность трансформатора измеряют в кВа, а двигателя в кВт
Существуют разные устройства, работающие от электрической сети переменного тока, и каждое из этих устройств индивидуально. Лампа накаливания, например, сразу преобразует энергию проходящего через нее электрического тока — в свет и тепло, при этом мы НЕ можем сказать, что какая-нибудь часть электрической энергии из лампы периодически возвращается обратно в сеть.
Сколько энергии в нить накаливания пришло — на столько лампа греет и светит. Если же начать пропускать через лампу большую мощность — она просто перегорит, но не сумеет вернуть излишки энергии в сеть.
Нагрузки такого рода называются активными нагрузками. Их мощность измеряется в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и т. д.
Однако встречаются и такие приборы, в которых часть полученной от сети электрической энергии переменного тока, прежде чем она будет необратимо преобразована в другой вид энергии (по-умолчанию — в полезную работу, такую как излучение, нагрев или перемещение тела), может накапливаться в форме энергии переменных электрических и (или) магнитных полей, колебаться, даже излучаться, при этом циркулировать между (источником) сетью и потребителем.
В таких случаях говорят, что устройство потребляет от сети полную мощность S такую-то, а активная мощность P — такая-то.
При этом активная мощность P измеряется в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и т. д., а полная мощность S — в вольт-амперах (ВА), киловольт-амперах (кВА) и т.д.
Активная мощность — это мощность, которая преобразуется в потребителе из электрической энергии в полезную работу, например, в тепло, свет или движение. Ее единицей измерения является Вт (ватт), кВт (киловатт) и т.д.
Полная мощность — это мощность, которая подается к потребителю от сети переменного тока для его нормальной работы. Она равна произведению действующих значений напряжения в вольтах и тока в амперах. Ее единицей измерения является ВА (вольт-амперы), кВА (киловольт-амперы) и т.д.
Реактивная мощность — это мощность, которая периодически передается от сети к потребителю и обратно, не совершая полезной работы. Она возникает из-за сдвига фаз между напряжением и током в цепях с индуктивностью или ёмкостью. Ее единицей измерения является ВАр (вольт-амперы реактивные), кВАр (киловольт-амперы реактивные) и т.д.
Коэффициент мощности cos фи (косинус фи) — это отношение активной мощности к полной мощности. Он характеризует эффективность использования электрической энергии в цепи. Его значение лежит в пределах от 0 до 1. Чем ближе коэффициент мощности к единице, тем меньше реактивная мощность и тем выше качество электроэнергии. Его единицей измерения является безразмерная величина.
Связь между активной, реактивной и полной мощностью можно представить в виде векторной диаграммы или теоремы Пифагора. Полная мощность является гипотенузой прямоугольного треугольника, активная мощность — катетом, прилежащим к углу фи, а реактивная мощность — катетом, противолежащим к углу фи.
Связь между полной, активной и реактивной мощностью можно выразить через коэффициент мощности cos фи , который показывает, какая часть полной мощности является активной. Формула такая: P = S х cos фи, где P — активная мощность, S — полная мощность, ? — угол сдвига фаз между напряжением и током.
Почему же мощность трансформаторов (и генераторов) указывают в кВА, а не в кВт? Дело в том, что кВт — это единица активной мощности, которая совершает полезную работу в нагрузке. А кВА — это единица полной мощности, которая учитывает и активную, и реактивную составляющие тока.
Реактивная мощность не совершает работы, но создает дополнительную нагрузку на сеть и оборудование. Поэтому для правильного подбора и расчета трансформаторов и генераторов необходимо знать их полную мощность, а не только активную.
Полезная работа электродвигателя переменного тока — это механическая нагрузка на его валу. Здесь по сути осуществляется перемещение тела под действием силы на определенное расстояние. Необратимо преобразуемая при этом энергия измеряется в джоулях (Дж), а скорость данного ежесекундного преобразования энергии — в ваттах.
Мощность двигателей переменного тока измеряют в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт), поскольку, хотя двигатель и обладает некоторой реактивной составляющей, он, тем не менее, может быть безопасно нагружен лишь в определенной мере, определяемой его номинальной мощностью в ваттах, и нагрузка эта — именно механическая.
При желании вычислить полную мощность для двигателя несложно, для этого достаточно разделить мощность двигателя в ваттах на косинус фи (обе эти цифры можно найти на идентификационной табличке конкретного двигателя).
В случае с трансформатором мы имеем дело с электромагнитным преобразующим устройством, где энергия подаваемого от сети переменного тока преобразуется в энергию переменного магнитного поля в сердечнике трансформатора, и за счет этого на вторичной обмотке трансформатора возникает переменное напряжение.
Вторичная же обмотка трансформатора может быть соединена как с чисто активной нагрузкой (такой, как лампа накаливания), так и с нагрузкой имеющей существенную реактивную составляющую (такой, как резонансный индукционный нагреватель и т.п.).
В любом случае трансформатор имеет номинальную полную мощность (измеряемую в ВА или кВА), которая может через него проходить, причем это относится не обязательно к цепи первичной обмотки, ведь значительная мощность может циркулировать и в цепи вторичной обмотки, тогда как первичная цепь будет потреблять из сети минимум тока (при этом сердечник будет испытывать то же магнитное действие, но от тока вторичной обмотки). Вот почему мощность трансформаторов (и генераторов) указывают в кВА.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика