يعد حساب الخسائر في محولات التوزيع جانبًا حاسمًا لكل من الموردين والمستهلكين. باعتبارنا موردًا لمحولات التوزيع، فإن فهم هذه الخسائر لا يساعد فقط في توفير منتجات عالية الجودة ولكن أيضًا في توجيه العملاء نحو الاستخدام الفعال. في هذه التدوينة، سوف أتعمق في الأنواع المختلفة للفقد في محولات التوزيع وكيفية حسابها.
أنواع الخسائر في محولات التوزيع
هناك نوعان أساسيان من الخسائر في محولات التوزيع: خسائر عدم التحميل وخسائر الحمل.
لا - خسائر التحميل (الخسائر الأساسية)
لا - تحدث خسائر الحمل، المعروفة أيضًا باسم الخسائر الأساسية، حتى عندما لا يكون للمحول أي حمل متصل بجانبه الثانوي. ترجع هذه الخسائر في المقام الأول إلى عاملين: خسارة التباطؤ وخسارة التيار الدوامي.
فقدان التباطؤ: يحدث فقدان التباطؤ بسبب المغنطة المتكررة وإزالة المغناطيسية للمادة الأساسية للمحول. عندما يمر تيار متردد عبر الملف الأولي، يتغير اتجاه المجال المغناطيسي في القلب. تقاوم المادة الأساسية هذه التغيرات، وتتبدد الطاقة على شكل حرارة. يمكن حساب خسارة التباطؤ ($P_h$) باستخدام صيغة Steinmetz:
[P_h = k_h f B_m^n V]
حيث $k_h$ هو ثابت التباطؤ Steinmetz، والذي يعتمد على المادة الأساسية؛ $f$ هو تردد التيار المتردد؛ $B_m$ هي كثافة التدفق القصوى في القلب؛ $n$ هو الأس Steinmetz (عادة بين 1.5 و2.5 لمعظم المواد المغناطيسية)؛ و$V$ هو حجم النواة.
إيدي الخسارة الحالية: فقدان التيار الدوامي يرجع إلى التيارات المتداولة المستحثة (التيارات الدوامة) في القلب. عندما يتغير المجال المغناطيسي في القلب، فإنه يحفز القوى الدافعة الكهربائية (EMFs) في المادة الأساسية، والتي بدورها تسبب تيارات إيدي. تتدفق هذه التيارات عبر مقاومة المادة الأساسية وتبدد الطاقة على شكل حرارة. يمكن حساب خسارة التيار الدوامي ($P_e$) باستخدام الصيغة التالية:
[P_e=k_e f^2 B_m^2 t^2 V]
حيث $k_e$ هو ثابت التيار الدوامي، و $f$ هو التردد، و $B_m$ هو الحد الأقصى لكثافة التدفق، و $t$ هو سمك الصفائح الأساسية، و $V$ هو حجم اللب.
إجمالي خسارة عدم التحميل ($P_{nl}$) هو مجموع خسارة التباطؤ وخسارة التيار الدوامي:
[P_{nl}=P_h + P_e]
خسائر الحمل (خسائر النحاس)
تحدث خسائر الحمل، والتي تسمى أيضًا خسائر النحاس، عندما يكون هناك حمل متصل بالجانب الثانوي للمحول. هذه الخسائر ترجع إلى مقاومة اللفات المحولات. عندما يتدفق التيار عبر اللفات، تتبدد الطاقة على شكل حرارة وفقًا لقانون جول.
يمكن حساب خسارة النحاس ($P_{cu}$) في المحول باستخدام الصيغة:
[P_{cu}=I^2 R]
حيث $I$ هو التيار المتدفق خلال الملف و $R$ هي مقاومة الملف. في محول التوزيع، هناك ملفات أولية وثانوية، وإجمالي فقدان النحاس هو مجموع الخسائر في كلا الملفين.
إذا كنا نعرف التيار المقنن ($I_{rated}$) وخسارة النحاس المقدرة ($P_{cu -rated}$) للمحول، وتيار الحمل الفعلي هو $I_{actual}$، فيمكن حساب خسارة النحاس الفعلية على النحو التالي:
[P_ {cu} = \ left (\ frac {I_ {actual} {I_ {rated}} \ right) ^ 2P_ {cu - مُقيّم}]
مثال الحساب
دعونا نفكر في أمحول توزيع Yawei S11 1200KVA و1600KVAمع المعلمات التالية:
- الطاقة المقدرة ($S_{rated}$): 1200 كيلو فولت أمبير
- لا - خسارة التحميل ($P_{nl}$): 2.2 كيلووات
- خسارة الحمل المقدرة ($P_{cu -rated}$): 13.8 كيلووات
- يعمل المحول بنسبة 80% من الحمل المقنن.
أولا، نقوم بحساب نسبة الحمل الحالية الفعلية. بما أن الحمل يمثل 80% من الحمل المقدر، (\frac{I_{actual}}{I_{rated}} = 0.8)
خسارة النحاس الفعلية هي:
[P_ {cu} = \ left (\ frac {I_ {actual}} {I_ {rated}} \ right) ^ 2P_ {cu - تصنيف} = (0.8) ^ 2 \ times13.8 \ space kW = 8.832 \ space kW]
الخسارة الإجمالية ($P_{total}$) للمحول هي مجموع خسارة عدم التحميل وخسارة النحاس الفعلية:
[P_{الإجمالي}=P_{nl}+P_{cu}=2.2\مساحة كيلوواط + 8.832\مساحة كيلوواط=11.032\مساحة كيلوواط]
أهمية حساب الخسارة
الحساب الدقيق للفواقد في محولات التوزيع له أهمية كبيرة لعدة أسباب.
بالنسبة للموردين مثلنا، فهو يساعد في تصميم المنتجات ومراقبة الجودة. من خلال حساب الخسائر بدقة، يمكننا تحسين تصميم المحول، مثل اختيار المواد الأساسية الصحيحة، وضبط مقاومة اللف، وتحسين نظام التبريد. وهذا يضمن أنمحولات التوزيعنحن توريد تلبية معايير الكفاءة العالية التي يتطلبها السوق.
بالنسبة للمستهلكين، يعد فهم الخسائر أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الاقتصادي والموفر للطاقة. ومن خلال معرفة الخسائر عند مستويات الحمل المختلفة، يمكن للمستهلكين تخطيط استخدامهم للطاقة بشكل أكثر فعالية، وتقليل تكاليف الطاقة، والمساهمة في حماية البيئة.
العوامل المؤثرة على الخسائر
هناك عدة عوامل يمكن أن تؤثر على الخسائر في محولات التوزيع.
مستوى التحميل: كما هو موضح في حساب فقدان الحمل، فإن فقدان النحاس يتناسب مع مربع تيار الحمل. تؤدي مستويات التحميل الأعلى إلى خسائر نحاس أعلى بكثير.
المواد الأساسية: جودة المادة الأساسية لها تأثير كبير على خسائر عدم التحميل. يمكن للمواد الأساسية عالية الجودة ذات التباطؤ المنخفض وفقدان التيار الدوامي، مثل النوى المعدنية غير المتبلورة، أن تقلل بشكل كبير من خسائر المحولات الأساسية.
تكرار: يرتبط كل من فقدان التباطؤ وخسارة التيار الدوامي بتردد التيار المتردد. الترددات الأعلى تؤدي عموما إلى خسائر أعلى.
درجة حرارة: تزداد مقاومة ملفات المحولات مع ارتفاع درجة الحرارة. ونتيجة لذلك، يزداد فقدان النحاس أيضًا مع ارتفاع درجة الحرارة. لذلك، يعد التبريد المناسب للمحول أمرًا ضروريًا للحفاظ على خسائر منخفضة.
اختيار المحول المناسب
عند اختيار محول التوزيع، من المهم مراعاة خصائص الخسارة الخاصة به.محول توزيع دلتا ستارهو خيار شائع في العديد من التطبيقات. عند اختيار محول، ابحث عن الموديلات ذات فقدان الحمل والحمل المنخفض. قد يتضمن ذلك استثمارًا أوليًا أعلى، لكن توفير الطاقة على المدى الطويل يمكن أن يكون كبيرًا.
خاتمة
يعد حساب الخسائر في محولات التوزيع مهمة معقدة ولكنها أساسية. ومن خلال فهم الأنواع المختلفة للخسائر وطرق حسابها والعوامل المؤثرة عليها، يمكن لكل من الموردين والمستهلكين اتخاذ قرارات مستنيرة. كمورد لمحولات التوزيع، نحن ملتزمون بتوفير محولات عالية الكفاءة مع خسائر منخفضة. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا أو لديك أي أسئلة حول حساب الخسارة واختيار المحولات، فلا تتردد في الاتصال بنا للشراء وإجراء المزيد من المناقشات.
مراجع
- أنظمة الطاقة الكهربائية: التخطيط والتصميم والتشغيل. بواسطة SM Haldenwang وآخرون.
- مبادئ إلكترونيات الطاقة. بقلم جون ج. كاساكيان، ومارك ف. شليخت، وجورج سي. فيرغيز.