İki yaz önce Ortabatı'daki bir gıda işleme tesisi bizi yaklaşık 750 kVA'lık bir güç kaynağı için aradı.kuru tip trafoaşırı sıcaklık rölesini sürekli tetikliyor. Fabrika müdürü, panel ampermetresinin isim plakasındaki yükün %62'sini göstermesi nedeniyle hayal kırıklığına uğradı; ünite yarı boşta görünüyordu. Mühendislerimizden biri güç kalitesi araştırması yaptığında resim değişti: Altı ekstruderi besleyen değişken frekanslı sürücüler toplamda yaklaşık %34 oranında bozuk akım çekiyorduharmonik bozulmave dolambaçlı sıcak nokta yaz öğleden sonraları 150 dereceyi aşıyordu. Transformatör aşırı büyük değildi. İçinden akan akıma göre oldukça düşük bir değere sahipti.
Harmonik Akımlar Neden Transformatörü Aşırı Isınıyor?
Bir transformatör isim plakası, temiz 60 Hz sinüzoidal akım varsayımına göre hesaplanır.Doğrusal olmayan yükler- VFD'ler, UPS sistemleri, LED sürücüleri, EV şarj cihazları ve doğrultucu ön uçları - akımı düzgün sinüs dalgaları yerine kısa darbelerle çeker. Bu bozuk dalga biçimi, temel frekansın katlarında bir sinüs dalgası yığınıdır: 5. (300 Hz), 7. (420 Hz), 11. ve 13. sıralar genellikle hakimdir.
Hasar, sarma kayıplarında kendini gösterir. Bir transformatördeki yük kaybı iki bölümden oluşur: RMS akımıyla ölçeklenen I²R kaybı ve frekansla ölçeklenen girdap akımı kaybı. Sargılardaki girdap kaybı kabaca harmonik düzenin karesi ile birlikte büyür - temel büyüklüğün %30'undaki 5. harmonik, girdap kaybının bileşenini (0,30 × 5)² ≈ 2,3 faktörü kadar yükseltir. Cilt ve yakınlık etkileri ekstra akımı küçük iletken bölgelere iter; bu nedenle bozulmuş yük, ampermetrenin asla ortaya çıkaramayacağı yerel sıcak noktalar oluşturur. İşte çoğu alıcının gözden kaçırdığı kısım: toplamharmonik bozulmamütevazı görünebilir ve yine de bir sarmal pişirebilir, çünkü 5. ve 7. sıralar tam olarak kayıp cezasının en yüksek olduğu yerdedir.
Bozulmanın kendilerini sınırlaması nedeniyle,IEEE 519-2022mühendislerin, bir elektrik sisteminin ortak bağlantı noktasında ne kadar harmonik akımı tolere etmesi gerektiğine karar vermek için kullandıkları referanstır. Akım sınırlarını harmonik sırasına ve sistemin kısa devre oranına göre belirler ve harmonik çalışmanızın bir transformatör satın almadan önce değil, sonra ölçülmesi gereken belgedir.
K-Faktörü Transformatör Derecelendirmesinin Gerçekte Anlamı Nedir?
A K faktörlü transformatörstandart kuru tip üniteden farklı bir makine değildir; harmonik akımların yarattığı ekstra girdap ısısını dağıtmak üzere tasarlanmış sargılara sahip aynı transformatör ailesidir. UL tarafından UL 1561 kapsamında tanınan ve aşağıdaki yöntemle hesaplanan K derecesi:IEEE C57.110, yükteki her harmonik akımı sırasının karesine göre ağırlıklandırır ve sonucu tek bir sayı olarak ifade eder: düz doğrusal yük tasarımı için K-1, ardından K-4, K-9, K-13, K-20, K-30, K-40 ve K-50.
K-13, endüstriyel tesislerde en sık alıntı yaptığımız derecelendirmedir, çünkü tedarikçi rehberliği genellikle yükün doğrusal olmayan payının %75'e yaklaştığı durumlarda bunu uygun olarak ele alır. K-4, aydınlatma ve küçük UPS ünitelerinin bulunduğu genel ticari zeminleri kapsar. K-20 ve üzeri, ağır dönüştürücü görevine (büyük UPS konsantrasyonları, ark ocakları ve elektrokimyasal redresör yükleri) aittir ve bir tahmin yerine spektrum bazlı bir hesaplama ile doğrulanmalıdır. Başlangıç noktası olarak alıcılara yol gösterdiğimiz haritayı aşağıda bulabilirsiniz:
| Tipik Yük Profili | Önerilen K Derecelendirmesi |
| Genel ofis: aydınlatma, bilgisayarlar, küçük UPS | K-4 |
| Ticari: asansörler, VFD pompalar, UPS odaları | K-13 |
| Endüstriyel: tahrik ağırlıklı MCC'ler, ekstrüderler, kompresörler | K-13 |
| Veri merkezi: yüksek yoğunluklu anahtarlama, büyük UPS | K-13 ile K-20 arası |
| Şiddetli: ark fırınları, elektrolitik redresörler | K-30 ile K-50 arası |
K numarası bir değer kaybı talimatı değildir; sarım için bir tasarım hedefidir. Aynı yükü beslemeye zorlanan standart bir transformatör ya sıcaklık artış sınıfının izin verdiğinden daha sıcak çalışır ya da isim plakasının altında bir değere sahip olmalıdır ve standart bir ünitenin değerinin düşürülmesi bazen daha ucuz bir çözümdür. Her iki yol da meşrudur. Hata, önce yük spektrumuna bakmadan ikisinden birini seçmektir.
IEEE C57.110: Derecelendirmenin Arkasındaki Yöntem
IEEE C57.110-2018 - Sinüzoidal Olmayan Yük Akımlarını Sağlarken Sıvıya Daldırılmış ve Kuru Tip Güç ve Dağıtım Transformatörü Yeteneğinin Oluşturulması için Önerilen Uygulama - etiketinin arkasındaki hesaplamadır. Güncel basımı şu adreste bulabilirsiniz:IEEE Standartları Mağazası. Yöntem, ölçülen spektrumunuz altındaki toplam sargı girdap kaybını nominal sinüzoidal akımdaki girdap kaybıyla karşılaştıran, genellikle FHL olarak yazılan bir harmonik kayıp faktörünü tanımlar ve ardından bu faktörü izin verilen bir akıma dönüştürür: ya standart bir birimin spektrumunuz için taşıyabileceği maksimum kVA ya da yeni bir birimin ihtiyaç duyduğu K tasarımı.
Yöntemin kullanılması, yalnızca üreticinin sahip olduğu tek bir veriyi gerektirir: I²R kaybının yüzdesi olarak ifade edilen sargının girdap akımı kaybı. Bu nedenle, harmonik ağırlıklı bir proje için ciddi bir teklif, transformatörün % girdap kaybı rakamını ve yükünüz için hesaplanan bir FHL'yi içermelidir; yalnızca veri sayfasındaki bir K numarasını değil. Bir müşteri bize teklif talebiyle birlikte bir harmonik çalışma gönderdiğinde, hesaplamayı her iki yönde de (K dereceli tasarım ve azaltılmış standart tasarım olarak) döndürürüz, böylece karşılaştırma gerçek sayılara dayanır.
Sahadan bir uyarı: Etiket K değerleri tanımlanmış bir spektrumda atanır ve gerçek bitkiler sürüklenir. Daha sonra sürücü eklerseniz anketi yeniden çalıştırın. Devreye alma sırasında doğru şekilde K-9 olarak derecelendirilen ve beş yıl sonra ikinci bir üretim hattı devreye girdiğinde büyümüş üniteleri değiştirdik.
Sahada Başarısız Olduğunu Gördüğümüz Yer
Gıda işleme tesisine geri dönelim. Anket, ekstruder sürücülerinden gelen 5. ve 7. harmoniklerin hakim olduğu %34'lük toplam akım distorsiyonunu gösterdi ve hesaplanan girdap kaybı cezası, ünitenin gerçek kapasitesini isim plakasının %70'ine yaklaştırdı; bu da rahatsız edici yolculuklarla neredeyse tam olarak eşleşti. 750 kVA standart üniteyi K-13 ile değiştirdikkuru tip trafoaynı değerde ve sıcaklık alarmları durduruldu. Yük değişmemişti. Sargı nihayet gerçekte taşıdığı akıma göre inşa edildi.
İkinci model daha sessizdir. Meksika'daki bir paketleme tesisi bizden bir K-13 birim fiyat teklifi vermemizi istedi ve ardından neden standart bir birim satın alıp onu %30 oranında azaltamadıklarını sordu. Yapabilirlerdi ve görevleri gereği, değer kaybı artı en kötü besleyicideki aktif harmonik filtre ölçülebilir derecede daha ucuzdu. Mesele K dereceli transformatörlerin her zaman cevap olması değil. Önemli olan, spektrum ve kayıp hesaplaması olmadan kimsenin karar vermemesidir çünkü hem K tasarımı hem de değer kaybı yolu görüşlere değil sayılara bağlıdır.
K Faktörlü Transformatörün Özellikleri Nasıl Belirlenir: RFQ Kontrol Listesi
Sürücüler, UPS sistemleri veya şarj cihazları içeren bir tesis veya bina için kuru tip bir ünite satın alıyorsanız, spesifikasyon çalışması RFQ çıkmadan önce gerçekleştirilir. Beş öğe çoğunu kapsıyor:
- Önce harmonik çalışmayı çalıştırın veya talep edin.Transformatör barasındaki akım bozulmasını ölçünIEEE 519-2022ve TDD artı baskın sıraları (genellikle 5., 7., 11. ve 13. sıraları) kaydedin.
- Tedarikçinin sizin spektrumunuzdan K'yı hesaplamasına izin verin.Çalışmayı RFQ ile gönderin. AK'nin seçilmesinin nedeni bunu başka bir fabrikanın kullanmasıydı çünkü mühendislik kılığına girmiş bir tahmindi bu.
- Toplam maliyette K dereceli değeri azaltılmış standartla karşılaştırın.Satın alma fiyatı, ayak izi, kayıplar ve her iki durumda da ihtiyaç duyabileceğiniz filtrenin tümü karşılaştırmaya aittir.
- Sertifikanın tasarımla eşleştiğini doğrulayın.Kuzey Amerika için, K dereceli ünitenin, yalnızca ürün ailesi için değil, tam tasarım için UL 1561 - kapsamında bir UL listesi veya CSA sertifikası taşıyıp taşımadığını sorun.
- Test paketindeki sıcaklık artış sınıfını ve FHL hesaplamasını isteyin.Böylece mühendisiniz isim plakasına güvenmek yerine derecelendirmeyi doğrulayabilir.
Ve filtrelemeye kapıyı açık tutun. Baskın yük büyük bir VFD kümesiyse, standart bir transformatörün önündeki aktif filtre, fiyat açısından bir K-30 birimini geçebilir. Karşılaştırmayı her iki şekilde de aktarıyoruz; dürüstlük, yanlış transformatörden daha ucuzdur.
Ryan Electric'in Görüşü
Ryan Electric, 2007 yılından bu yana Jiangsu'daki 120.000 m²'lik tesisimizde kuru tip ve sıvıya daldırılmış transformatörler üretmektedir.K faktörlü transformatöryapılar (dökme reçine ve VPI) serinin standart bir parçasıdır. Portföyümüzde UL, CSA, IEEE ve DEKRA sertifikalarına sahip Eaton ortak girişim ortağı olarak K sorusunu bir hesaplama olarak ele alıyoruz. Yük profilinizi bize gönderin, siz bir tasarım taahhüdünde bulunmadan önce C57.110 kayıp sayılarını inceleyelim.
Eğer belirtiyorsanızkuru tip transformatörlerVFD'ler, UPS odaları, EV şarj cihazları veya diğer doğrusal olmayan yüklerin bulunduğu bir tesis için kVA'nızı, voltaj sınıfınızı ve harmonik verileriniziryan-transformers.com- Mühendislerimiz K önerisi, kayıp hesaplaması ve gerçekçi bir programla geri dönecektir. Veya veriler standart ünite ve filtrenin daha akıllıca bir satın alma olduğunu söylüyorsa bunu da size söyleriz.
Yazar Hakkında:Bu makale, Eaton'ın ortak girişim ortağı ve Çin'in Jiangsu kentinde bulunan ve Kuzey Amerika, Latin Amerika, Güneydoğu Asya ve Orta Doğu'daki endüstriyel, ticari ve kamu hizmeti müşterilerine hizmet veren UL/CSA sertifikalı transformatör üreticisi Ryan Electric'in mühendislik ekibi tarafından yazılmıştır.
