При сравнении расценок на трансформаторы покупатели часто ориентируются на первоначальную закупочную цену. Однако покупная цена составляет лишь часть общей стоимости владения трансформатором.
Поскольку трансформаторы могут работать непрерывно в течение 20–30 лет, потери холостого хода и потери нагрузки может оказать существенное влияние на долгосрочные эксплуатационные расходы.
Понимание этих двух типов потерь важно при сравнении конструкций масляных трансформаторов и расценок поставщиков.
Что такое потери холостого хода?
Потери на холостом ходу, также называемые потери в сердечнике или потери в железевозникает всякий раз, когда на трансформатор подается напряжение, даже если он подает небольшую нагрузку или не обеспечивает ее вообще.
Это главным образом вызвано потерями в магнитном сердечнике, включая потери на гистерезис и вихревые токи.
Важной характеристикой является то, что потери на холостом ходу относительно независимы от фактической нагрузки трансформатора.
Для трансформатора, который постоянно остается под напряжением:
Годовые потери энергии без нагрузки = потери без нагрузки × 8760 часов
Например, трансформатор с потерями холостого хода 4 kW будет потреблять приблизительно:
4 × 8760 = 35040 kWh в год
Вот почему даже небольшая разница в потерях на холостом ходу может стать значительной в течение срока службы трансформатора.
Что такое потеря нагрузки?
Потеря нагрузки происходит, когда ток протекает через обмотки трансформатора.
Это главным образом связано с сопротивлением обмотки и дополнительными паразитными потерями.
В отличие от потерь на холостом ходу, потери на нагрузке изменяются в зависимости от уровня нагрузки трансформатора.
Упрощенная связь:
Потеря нагрузки ∝ Ток²
Следовательно, если трансформатор работает примерно с 50% нагрузки, его потери, связанные с нагрузкой, составляют примерно 25% от значения полной нагрузки.
Это делает профиль фактической нагрузки проекта важным при оценке эффективности трансформатора.
Потери без нагрузки и потери нагрузки
| Потери на холостом ходу | Потеря нагрузки | |
|---|---|---|
| Основной источник | Сердечник трансформатора | Обмотки и паразитные потери |
| Зависит от нагрузки | Относительно мало | Сильно |
| Происходит при включении питания | Да | Преимущественно под нагрузкой |
| Основные конструктивные факторы | Материал сердечника и плотность потока | Конструкция проводника и обмоткиСухой трансформатор |
Обе потери имеют значение, но их экономический эффект зависит от того, как будет эксплуатироваться трансформатор.
Почему конструкция трансформатора влияет на потери?
Конструкции трансформаторов с меньшими потерями обычно требуют тщательной оптимизации как сердечника, так и обмоток.
Например:
Снижение потерь на холостом ходу может включать в себя электротехническую сталь более высокого качества, оптимизированную плотность магнитного потока и улучшенную конструкцию сердечника.
Меньшие потери нагрузки может включать оптимизированный размер проводника, более низкую плотность тока, улучшенную геометрию обмотки и лучший контроль паразитных потерь.
Эти усовершенствования могут увеличить первоначальную стоимость производства.
Однако дополнительные инвестиции могут быть оправданы, когда трансформатор работает непрерывно в течение многих лет.
Почему самая низкая цена не может быть самой низкой стоимостью
Рассмотрим два трансформатора одинакового номинала:
- Трансформатор А: 5 kW потери холостого хода
- Трансформатор B: 4 kW потери холостого хода
Разница всего в 1 kW.
Но если оба трансформатора остаются под напряжением постоянно:
1 kW × 8760 часов = 8760 kWh/год
За 20 лет это станет:
175 200 kWh
Фактический финансовый эффект зависит от местного тарифа на электроэнергию, но пример демонстрирует, почему не следует игнорировать показатели потерь при сравнении котировок трансформаторов.
Тот же принцип применяется к потерям нагрузки, хотя расчет должен быть основан на фактическом профиле нагрузки, а не просто умножении потерь при полной нагрузке на 8760 часов.
Что следует сравнивать покупателям?
При оценке расценок на два трансформатора убедитесь, что поставщики предлагают эквивалентные технические характеристики.
Как минимум сравните:
- Номинальная мощность
- Первичное и вторичное напряжение
- Частота
- Импеданс
- Векторная группа
- Потери на холостом ходу
- Потеря нагрузки
- Способ охлаждения
- Уровень изоляции
- Применимые стандарты
- Требования к заводским испытаниям
Самое главное, сравните гарантированные убытки, а не полагаться только на оценочные значения.
Первоначальная цена и стоимость всего срока службы
Трансформатор — это долгосрочная инвестиция.
При значимом сравнении следует учитывать:
Цена покупки + Потери энергии + Техническое обслуживание + Срок службы
Трансформатор с немного более высокой начальной ценой может обеспечить более высокую общую стоимость, если он обеспечивает меньшие потери и надежную долгосрочную работу.
Для коммунальных, промышленных, возобновляемых источников энергии и инфраструктурных проектов оценка эксплуатационных затрат в течение срока службы может быть столь же важной, как и согласование начальной покупной цены.
Заключение
Потери холостого хода и потери нагрузки являются фундаментальными параметрами при оценке масляного трансформатора.
Потери на холостом ходу в первую очередь связаны с сердечником трансформатора и возникают всякий раз, когда трансформатор находится под напряжением. Потери нагрузки в основном связаны с обмотками и значительно возрастают по мере увеличения нагрузки трансформатора.
Следовательно, лучший трансформатор – это не обязательно тот, у которого самая низкая закупочная цена.
Лучшим подходом является сравнение цена, гарантированные потери, условия эксплуатации, надежность и общая стоимость владения. вместе.
Правильный трансформатор должен обеспечивать наилучший баланс эффективность, надежность и долгосрочная ценность.