Пример выбора мощности силового трансформатора
Хочу привести реальный пример выбора мощности силового трансформатора в одном из недавно выпущенных мною проектов. Проект проходил экспертизу и получил замечание по выбору силового трансформатора, вернее нужно было обосновать мощность силового трансформатора.
По техническим условиям было разрешено 180 кВт по третьей категории электроснабжения. На данном этапе я делал лишь одну позицию (склад) с потребляемой мощностью 20 кВт, остальные позиции будут запроектированы позже.
Естественно выбор силового трансформатора я делал исходя из мощности 180 кВт.
Вы, наверное, помните, что у меня же есть статья:
Выбор силового трансформатора по расчетной мощности.
В этой статье я привел ссылки некоторых нормативных документов, поэтому повторяться не буду. Там же я привел и методические указания по выбору силового трансформатора.
На эту тему имеется еще одна статья:
Перегрузочная способность масляных силовых трансформаторов.
Так что обязательно ознакомьтесь, о чем я писал ранее.
В общем, суть такая, что если выбирать трансформатор по методическим указанием, то нам достаточно мощности силового трансформатора 160 кВА. Именно на это и ссылался эксперт. В проекте выбрана трансформаторная подстанция 250 кВА в металлическом корпусе. Самый дешевый вариант.
Я в свою очередь привел ссылку из ТКП 45-4.04-297-2014 п.11.20. Там сказано, что коэффициент загрузки однотрансформаторной подстанции должен быть 0,9-0,95. Там же написано, что выбор трансформатора должен производиться на основании технических характеристик трансформаторов от заводов-изготовителей.
Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора.
Кз=Sр/Sтр
Sр – полная расчетная мощность, кВА;
Sтр – мощность силового трансформатора, кВА.
Sр=Р/cos=180/0,8=225кВА.
Коэффициент мощности я принял 0,8.
Кз(250)=225/250=0,9
Кз(160)=225/160=1,4
А теперь представим, лето, температура воздуха 30 градусов.
Как вы думаете, металлическая оболочка будет сильно греться на солнце? В таких условия воздух вокруг трансформатора, на мой взгляд, будет тоже не менее 30 градусов, а скорее всего и больше, т.к. КТП будет под прямыми солнечными лучами. Утверждать не буду, это лишь мои догадки.
Следующая таблица показывает нормы максимально допустимых систематических нагрузок при температуре 30 градусов.
Нормы максимально допустимых систематических нагрузок
Проверим трансформатор 160 кВА. Sр=225 кВА – это не значит, что трансформатор постоянно будет загружен на такую мощность. На такую мощность он будет загружен лишь пару часов в день. В остальное время он будет загружен, скажем на 65 % от этой расчетной мощности.
225*0,65=146,25 кВА.
Тогда К1=146,25/160=0,91, примем значение К1=0,9 – начальная загрузка трансформатора.
Согласно приведенной таблице и при температуре окружающей среды 30 градусов, К1=0,9 трансформатор 160 кВА в нормальном режиме с Sр=225 кВА (Кз=К2=1,4) сможет работать около…0 часов.
В таких условиях максимальный коэффициент загрузки трансформатора 1,27 в течение 0,5 часа.
Конечно, следует еще привести таблицу норм допустимых аварийных перегрузок.
Нормы допустимых аварийных перегрузок
По этой таблице наш трансформатор сможет работать чуть больше 2 часов.
Не смотря на то, что трансформатор способен выдерживать аварийные перегрузки, следует иметь ввиду, что в таких режимах трансформатор очень сильно изнашивается и срок эксплуатации его сокращается.
Разумеется, по графику нагрузки значительно проще выбрать мощность силового трансформатора. В наших условиях проектирования, я считаю всегда должен быть небольшой запас прочности оборудования (резерв мощности), поскольку энергосистема развивается, количество потребляемой электроэнергии увеличивается и все чаше в ТУ пишут одним из требований: проверка существующих трансформаторов, т.е. многие подстанции загружены до предела, а для небольших предприятий это может оказаться проблемой.
Вывод: трансформатор 160 кВА не сможет нормально работать при наших условиях эксплуатации, поэтому в проекте выбран трансформатор 250 кВА.
Кстати, энергонадзор согласовал КТП без проблем.
Вы согласны со мной либо нужно тупо руководствоваться методическими указаниями?
Советую почитать:
Персональный сайт — Расчет силового трансформатора.
В радиолюбительской практике иногда возникает необходимость в изготовлении трансформатора с нестандартными значениями напряжения и тока.
Хорошо, если удается подобрать готовый трансформатор с нужными обмотками, в противном случае трансформатор приходится изготавливать самостоятельно.
Эта страничка посвящена изготовлению силового трансформатора своими силами. В промышленных условиях расчет трансформатора — весьма трудоемкая работа, но для радиолюбителей созданы упрощенные методики расчета. С одной из таких методик я и хочу вас познакомить.
Перед началом расчета нам нужно определиться с выходными данными будущего трансформатора.
Во-первых — номинальная мощность (P). Мощность трансформатора определяется как сумма мощностей всех вторичных обмоток.
Мощность любой из вторичных обмоток определяем из произведения напряжения на вторичной обмотке и снимаемого с нее тока (напряжение для расчета берем в Вольтах, а ток — в Амперах).
Исходя из полученной номинальной мощности трансформатора можно вычислить минимальное сечение сердечника (S) (измеряется в квадратных сантиметрах). При выборе сердечника руководствуются шириной центральной пластины сердечника и толщиной набора. Площадь сечения сердечника определяется как произведение ширины пластины на толщину набора.
S серд = L*T (все величины берутся в Сантиметрах!)
S окна = h*b
Также полезно сразу рассчитать площадь окна выбранного нами сердечника. Эта величина будет использоваться для проверки коэффициента заполнения окна ( проще говоря — поместятся все обмотки на данном трансформаторе, или нет).
Далее — приступаем к вычислению коэффициента N. Этот коэффициент показывает, сколько витков нужно намотать для получения напряжения на обмотке в 1 вольт.
Дальнейший расчет сводится к умножению напряжения на обмотке на это коэффициент (N). Эта процедура для всех обмоток одинакова.
Далее — рассчитываем рабочий ток в сетевой обмотке исходя из мощности трансформатора и сетевого напряжения.
Диаметр провода в обмотках рассчитывается по приведенным формулам (ток берется в Миллиамперах !).
В конце расчета проверяем коэффициент заполнения окна обмотками. Если этот коэффициент не превышает 0,5 — всё в порядке — можно приступать к намотке, в противном случае придется использовать сердечник с большей площадью сечения и произвести весь расчет заново…
Если у вас найдется готовый силовой трансформатор с номинальной мощностью не ниже, чем необходимо, то можно сетевую обмотку не перематывать, а ограничиться расчетом только вторичной обмотки.
Для примера : нам нужен силовой трансформатор для зарядки автомобильного аккумулятора с номинальным током зарядки 5 ампер.
Таким образом — мощность такого трансформатора должна быть не менее 90 ватт (18 вольт помноженное на 5 ампер).
В данном случае можно использовать силовой трансформатор типа ТС180 от лампового черно-белого телевизора. Переделка такого трансформатора сводится только к перемотке вторичной обмотки. Данный трансформатор изготовлен с применением так называемого «О» — образного сердечника и имеет две катушки. Все обмотки такого трансформатора разделены пополам и наматываются на обе катушки. Для переделки разбираем аккуратно сердечник (предварительно пометив одну из сторон сердечника, так как половинки при сборке трансформатора пришлифовываются друг к другу), сматываем все обмотки, кроме помеченных цифрами 1-3. Во время сматывания накальной обмотки (она намотана самым толстым проводом) нужно сосчитать число витков. Полученное число витков делим на 6,5 — получаем количество витков обмотки данного трансформатора на 1 вольт. Затем умножаем это число на 18 и получаем нужное число витков вторичной обмотки. По формуле рассчитываем диаметр провода вторичной обмотки. При данном токе обмотки диаметр провода должен быть не менее, чем 1,42 миллиметра.
Если вы найдете такой провод, то вторичную обмотку нужно разделить на 2 части и наматывать на каждый каркас, после чего соединить обмотки последовательно. Можно использовать провод меньшего диаметра (например 1,0 миллиметра). В этом случае на каждый каркас наматываем полное число витков и обмотки соединяем параллельно.
Ниже приведена табличка для изготовления силового трансформатора с «типовыми» размерами сердечника:
Пользование табличкой, думаю, не составит трудностей…
Расчет тороидального сетевого трансформатора
Исходные данные для расчета: напряжение/ток всех вторичных обмоток. Исходя из этих данных получаем минимальную габаритную мощность трансформатора. Пример: нужен трансформатор с двумя вторичными обмотками . Первая — на 14 вольт при токе в 1 ампер, вторая — 30 вольт при токе 0,05 ампера. Получаем сумму мощности во вторичных обмотках (14*1)+(30*0,05)=15,5 ватт. Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры — это его надежность.
Следствие надежности — это минимальный нагрев трансформатора при работе и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть «жестким»).
В расчетах примем КПД трансформатора 0,95 . Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1,2 Тл
Плотность тока принимаем 3,5 А/мм2
Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0,95
Коэффициент заполнения окна принимаем 0,45
Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид:
Р=1.9 * Sc * So
Далее считаем количество витков первичной (сетевой) обмотки — оно равно n1=40 * 220 / Sc
Где: Sc — площадь поперечного сечения сердечника, соответственно [кв. см]; 220 — напряжение первичной обмотки [В]; Количество витков во вторичных обмотках считаем по той же формуле, но учитываем падение напряжения под нагрузкой — добавляем примерно 5 % к расчитанному количеству.
Диаметр провода всех обмоток расчитываем по формулам
— для меди
Обсудить на форуме.
Как рассчитать нагрузку ТТ
Нагрузка трансформатора тока выражается в ВА. При использовании ТТ для измерения или защиты следует учитывать общую нагрузку ВА.
Общее сопротивление вторичной цепи ТТ, известное как нагрузка, представляет собой сумму сопротивлений вторичной обмотки ТТ, соединительных проводов (сопротивления выводов) и сопротивления реле/счетчика.
Таким образом, общая нагрузка ВА для КТ может быть рассчитана путем сложения следующих нагрузок ВА.
- ВА нагрузка измерительного оборудования, такого как реле защиты и измерительные приборы
- ВА нагрузка проводов, подключенных между трансформатором тока и реле/измерительным измерителем
- Вторичное сопротивление трансформатора тока
Потребляемая мощность ВА счетчиков электроэнергии, вольтметра, амперметра, измерителя коэффициента мощности и реле защиты указана в каталоге прибора.
Электронные счетчики и цифровые реле имеют меньшую нагрузку ВА по сравнению с аналоговыми счетчиками и электромеханическими реле.
При проектировании системы защиты или измерительной системы необходимо учитывать нагрузку ВА всех измерительных приборов и реле защиты для построения надежной измерительной и защитной системы.
Нагрузка ВА различного электрооборудования указана ниже.
ВА Нагрузку счетчика или реле защиты можно взять из паспорта производителя оборудования.
ВА Нагрузка соединительных проводов:Нагрузка ВА на соединительные провода можно рассчитать по следующей математической формуле.
Нагрузка на провод в ВА= I 2 * 2 D/ (CS x 57)
Где: I = ток вторичной обмотки в амперах
D = длина провода в метрах.
CS = площадь поперечного сечения подводящего провода.
Чем толще провод, тем меньше будет сопротивление, и в результате большей площади поперечного сечения проводника будет меньше ВА нагрузка соединительного провода.
Измерительный прибор или реле защиты должны быть установлены как можно ближе к трансформатор тока, насколько это возможно, чтобы минимизировать сопротивление выводов. Сопротивление проводника зависит от температуры и измеряется при 75 Ом.0017 °С.
Сопротивление медного провода различной площади поперечного сечения при 75 °C указано ниже.
Сопротивление проводов можно рассчитать для 6-проводной и 4-проводной конфигурации. Три комплекта подключения ТТ могут быть подключены к реле или измерительной панели двумя способами.
- 2 провода каждого трансформатора тока можно ввести в панель. Шесть проводов трех ТТ могут быть подключены к счетчику/реле защиты.
- Общая точка может быть установлена на контрольной клеммной колодке, а четыре провода могут быть подведены к реле/измерительной панели.
Схема подключения приведена ниже.
Если расстояние между ТТ и реле или панелью учета составляет 10 метров, общее расстояние составляет 10 x 2 = 20 метров для 6-проводного подключения.
однако расстояние для 4-проводного соединения, когда один провод используется в качестве обратного, равно 1,2 x 10 = 12 метров. Это правило применимо для трехфазного подключения.
Вторичная обмотка трансформатора тока имеет много витков медного провода, и внутреннее сопротивление ТТ учитывается при расчете ВА нагрузки ТТ.
ВА Нагрузка трансформатора тока:Таким образом, нагрузка трансформатора тока зависит от внутреннего сопротивления ТТ, сопротивления выводов и сопротивления реле.
, где,
RCT — Сопротивление Второе из CT
RL — Случайное сопротивление
RL — Случайное сопротивление
RL — Случайное сопротивление
RL — Случайное сопротивление
RL — LEAD LEAD
.
0079
R (SEC)-общее бремя CT в OHM
Пример: , если сопротивление реле 0,2 ω, Connecting . сопротивление вторичной обмотки ТТ 0,2 Ом . Общее сопротивление вторичной цепи i с 0,2+0,2+0,2=0,6 Ом .
Общая нагрузка трансформатора тока составляет 0,6 Ом.
Если номинальный вторичный ток ТТ составляет 5 А. Вторичное напряжение составляет 0,6 * 5 = 3 вольта,
Нагрузка трансформатора тока в ВА составляет ;ТТ (ВА) = номинальный вторичный ток ТТ x вторичное напряжение ТТ =5*3=15 ВА. Номинальные значения нагрузки ТТ В соответствии со стандартом IEC/ANSI:
Нагрузка ТТ в основном представляет собой активное сопротивление вторичной цепи ТТ.
Нагрузка ТТ может быть выражена в ВА или импедансе. Стандарт IEC определяет нагрузку ТТ в ВА, и обычно номинальная мощность составляет 1,5 ВА, 3 ВА, 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА, 20 ВА, 30 ВА, 45 ВА и 60 ВА. Стандарт ANSI определяет нагрузку ТТ в Ом, и обычно рейтинги нагрузки ТТ составляют B-0,1, B-0,2, B-0,5, B-1,0, B-2,0 и B-4,0. ТТ B-0.1 будет поддерживать заявленную точность до 0,1 Ом во вторичной цепи.
Надежность системы защиты зависит от работы ТТ ниже уровня насыщения на кривой B-H. Напряжение в точке перегиба изменяется с изменением нагрузки ТТ. Поэтому нагрузку ТТ необходимо рассчитывать при проектировании системы защиты.
Как на рабочее напряжение ТТ влияет изменение нагрузки ТТ? Рабочее напряжение трансформатора тока изменяется при изменении нагрузки ТТ. Если защитный ТТ выходит из строя, новый ТТ должен быть проверен на его номинальную нагрузку, потому что повышенная нагрузка приведет к срабатыванию ТТ при напряжении выше нормального напряжения ТТ на кривой намагничивания ТТ, и если ТТ работает при напряжении в точке перегиба BH кривой во время неисправности с повышенной нагрузкой ТТ реле защиты может не сработать.
Работа ТТ вблизи точки перегиба может вызвать насыщение ТТ во время неисправности.
Если нагрузка ТТ увеличивается, чистый магнитный поток, протекающий через сердечник ТТ, увеличивается, потому что вторичный ток уменьшается с увеличением нагрузки ТТ, а сердечник ТТ нагревается из-за насыщения сердечника, что может вызвать постоянный отказ ТТ.
Когда нагрузка цепи становится слишком большой, вторичное напряжение ТТ искажается. Это связано с тем, что ТТ начинает иметь плотность потока, которая намного превышает нормальную работу. Напряжение возбуждения ТТ также превышает нормальное напряжение с увеличением нагрузки ТТ, что может вызвать насыщение сердечника ТТ.
Читать Далее:
- Напряжение точки колена CT
- Класс точности CT
- PS Class CT
- CT Secondary Granding Практика . Стоимость второго заземления. ?
Похожие сообщения:
Пожалуйста, подпишитесь на нас и поставьте лайк:
Расчеты CT и PT a Как направлять
Поэтому я получаю много запросов о том, как выполнять расчеты CT и PT.
Эта страница посвящена показу примеров расчетов CT и PT. Есть несколько примеров только с расчетами CT и несколько примеров с расчетами как CT, так и PT. Часть этой информации повторяется со страницы CT и PT. Итак, если вы еще не проверили это, загляните туда, чтобы ознакомиться с обзором того, что такое ТТ и ПТ и их роль в измерении.
Вы можете спросить себя, зачем вам нужно знать, как выполнять эти вычисления. Эти расчеты очень важны для точности вашего измерительного оборудования. Одной из ошибок в измерении, которая приводит к наибольшей потере дохода или завышению счетов, являются неправильные множители. Эти неправильные множители могут быть результатом неправильных расчетов.
Кроме того, важно знать, как выполнять эти расчеты ТТ и ТП, чтобы убедиться, что размеры ТТ и ТН выбраны правильно. Это гарантирует, что они соответствуют сервису правильно. Это также гарантирует, что они правильно подобраны по размеру к используемому счетчику. Это означает, что вы не будете перегружать счетчик.
Это также означает, что у вас будет достаточный ток, проходящий через трансформаторы тока, чтобы измеряемые значения тока были близки к номинальным значениям на паспортной табличке. Итак, давайте займемся математикой!
Расчет ТТ и ТТ Пример 1
Хорошо, для первого примера предположим, что у нас есть служба с ТТ 200:5, и когда мы проверяем провод, который проходит через ТТ, с помощью нашего амперметра, мы получаем 100 ампер. Сколько ампер мы получим на вторичной стороне трансформатора тока?
Во-первых, мы должны помнить, что отношение 200:5 также может быть записано как 200/5 или 200, разделенное на 5. Это первое вычисление, которое нам нужно сделать, так как это даст нам множитель. Итак, 200/5 = 40. Таким образом, наш множитель равен 40. Теперь мы можем разделить 100 на 40 и получить ответ 2,5 ампера. Таким образом, если на первичной стороне ТТ 100 ампер, то на вторичной стороне должно быть 2,5 ампера.
Пример 2
В нашем следующем примере давайте начнем с базы метров.
Предположим, что мы также используем CT 200:5 в этой службе. Мы проверяем ампер в базе счетчика и обнаруживаем, что у нас есть 3 ампера, протекающих по вторичной стороне. Сколько ампер должно быть на первичной стороне? Помните, что наш множитель для CT 200:5 равен 40. В этом примере нам нужно умножить, чтобы получить ответ, вместо деления. Итак, 3 ампера х 40 = 120 ампер. Если на вторичной стороне течет 3 ампера, то на первичной стороне должно быть 120 ампер.
Щелкните здесь, чтобы узнать больше о программе № 1 по использованию энергии ветра и солнца для дома!
Пример 3
Для третьего примера давайте включим рейтинговый коэффициент трансформатора тока в уравнение. Допустим, у нас есть КТ 400:5 с коэффициентом рейтинга 4. Что это значит? Это означает, что производитель заявляет, что ТТ рассчитан на работу в 4 раза выше номинала, указанного на паспортной табличке. Номинал на паспортной табличке 400 ампер. Таким образом, мы должны умножить 400 ампер на номинальный коэффициент 4 = 1600 ампер.
