Beim Vergleich von Transformatorangeboten konzentrieren sich Käufer häufig auf den ursprünglichen Kaufpreis. Allerdings ist der Kaufpreis nur ein Teil der Gesamtkosten für den Besitz eines Transformators.
Da Transformatoren 20–30 Jahre lang ununterbrochen betrieben werden können, Leerlaufverlust und Lastverlust kann einen erheblichen Einfluss auf die langfristigen Betriebskosten haben.
Das Verständnis dieser beiden Arten von Verlusten ist für den Vergleich von Öltransformatorkonstruktionen und Lieferantenangeboten von entscheidender Bedeutung.
Was ist ein Leerlaufverlust?
Leerlaufverlust, auch genannt Kernverlust oder Eisenverlusttritt immer dann auf, wenn ein Transformator mit Strom versorgt wird, auch wenn er nur wenig oder keine Last liefert.
Es wird hauptsächlich durch Verluste im Magnetkern verursacht, einschließlich Hysterese- und Wirbelstromverlusten.
Das wichtige Merkmal besteht darin, dass der Leerlaufverlust relativ unabhängig von der tatsächlichen Last des Transformators ist.
Für einen Transformator, der ständig mit Strom versorgt wird:
Jährlicher Leerlaufenergieverlust = Leerlaufverlust × 8.760 Stunden
Beispielsweise würde ein Transformator mit einem Leerlaufverlust von 4 kW ungefähr Folgendes verbrauchen:
4 × 8.760 = 35.040 kWh pro Jahr
Aus diesem Grund kann selbst ein kleiner Unterschied im Leerlaufverlust über die Lebensdauer des Transformators erheblich werden.
Was ist Lastverlust?
Lastverlust tritt auf, wenn Strom durch die Transformatorwicklungen fließt.
Dies hängt hauptsächlich mit dem Wicklungswiderstand und zusätzlichen Streuverlusten zusammen.
Im Gegensatz zum Leerlaufverlust ändert sich der Lastverlust mit dem Lastniveau des Transformators.
Eine vereinfachte Beziehung ist:
Lastverlust ∝ Strom²
Wenn der Transformator also mit etwa 50 % Last betrieben wird, betragen seine lastbedingten Verluste etwa 25 % des Volllastwertes.
Dadurch ist das tatsächliche Lastprofil des Projekts wichtig für die Bewertung der Transformatoreffizienz.
Leerlaufverlust vs. Lastverlust
| Leerlaufverlust | Lastverlust | |
|---|---|---|
| Hauptquelle | Transformatorkern | Wicklungen und Streuverluste |
| Hängt von der Last ab | Relativ wenig | Stark |
| Tritt auf, wenn Spannung anliegt | Ja | Hauptsächlich unter Last |
| Hauptdesignfaktoren | Kernmaterial und Flussdichte | Leiter- und WicklungsdesignTrockentransformator |
Beide Verluste sind wichtig, aber ihre wirtschaftlichen Auswirkungen hängen davon ab, wie der Transformator betrieben wird.
Warum wirkt sich das Transformatordesign auf Verluste aus?
Verlustärmere Transformatordesigns erfordern im Allgemeinen eine sorgfältige Optimierung sowohl des Kerns als auch der Wicklungen.
Zum Beispiel:
Geringerer Leerlaufverlust umfasst möglicherweise höherwertiges Elektroblech, eine optimierte magnetische Flussdichte und eine verbesserte Kernkonstruktion.
Geringerer Lastverlust könnte eine optimierte Leitergröße, eine geringere Stromdichte, eine verbesserte Wicklungsgeometrie und eine bessere Kontrolle von Streuverlusten beinhalten.
Diese Verbesserungen können die anfänglichen Herstellungskosten erhöhen.
Die zusätzliche Investition kann jedoch gerechtfertigt sein, wenn der Transformator viele Jahre lang kontinuierlich läuft.
Warum der niedrigste Preis möglicherweise nicht die niedrigsten Kosten sind
Betrachten Sie zwei Transformatoren mit derselben Nennleistung:
- Transformator A: 5 kW Leerlaufverlust
- Transformator B: 4 kW Leerlaufverlust
Der Unterschied beträgt nur 1 kW.
Wenn aber beide Transformatoren ständig unter Spannung bleiben:
1 kW × 8.760 Stunden = 8.760 kWh/Jahr
Im Laufe von 20 Jahren wird daraus:
175.200 kWh
Die tatsächlichen finanziellen Auswirkungen hängen vom örtlichen Stromtarif ab, aber das Beispiel zeigt, warum die Verlustleistung beim Vergleich von Transformatorangeboten nicht außer Acht gelassen werden sollte.
Das gleiche Prinzip gilt für Lastverluste, allerdings sollte die Berechnung auf dem tatsächlichen Lastprofil basieren und nicht einfach der Volllastverlust mit 8.760 Stunden multipliziert werden.
Was sollten Käufer vergleichen?
Stellen Sie bei der Bewertung von zwei Transformatorangeboten sicher, dass die Lieferanten gleichwertige technische Spezifikationen anbieten.
Vergleichen Sie mindestens:
- Nennkapazität
- Primär- und Sekundärspannung
- Häufigkeit
- Impedanz
- Vektorgruppe
- Leerlaufverlust
- Lastverlust
- Kühlmethode
- Isolationsniveau
- Anwendbare Normen
- Anforderungen an Werkstests
Am wichtigsten ist, zu vergleichen garantierte Verluste, anstatt sich nur auf geschätzte Werte zu verlassen.
Anschaffungspreis vs. Lebenszeitkosten
Ein Transformator ist eine langfristige Investition.
Ein sinnvoller Vergleich sollte Folgendes berücksichtigen:
Kaufpreis + Energieverluste + Wartung + Lebensdauer
Ein Transformator mit einem etwas höheren Anschaffungspreis bietet möglicherweise einen besseren Gesamtwert, wenn er geringere Verluste und eine zuverlässige Langzeitleistung bietet.
Bei Versorgungs-, Industrie-, erneuerbaren Energie- und Infrastrukturprojekten kann die Bewertung der Betriebskosten über die gesamte Lebensdauer genauso wichtig sein wie die Aushandlung des anfänglichen Kaufpreises.
Fazit
Leerlaufverlust und Lastverlust sind grundlegende Parameter bei der Bewertung eines Öltransformators.
Leerlaufverluste hängen hauptsächlich mit dem Transformatorkern zusammen und treten immer dann auf, wenn der Transformator mit Strom versorgt wird. Der Lastverlust hängt hauptsächlich mit den Wicklungen zusammen und nimmt mit zunehmender Transformatorlast deutlich zu.
Daher ist der beste Transformator nicht unbedingt der mit dem niedrigsten Anschaffungspreis.
Ein besserer Ansatz ist ein Vergleich Preis, garantierte Verluste, Betriebsbedingungen, Zuverlässigkeit und Gesamtbetriebskosten zusammen.
Der richtige Transformator sollte die beste Balance bieten Effizienz, Zuverlässigkeit und langfristiger Wert.