【TQSB系列高壓試驗設備】變壓器在設計過程的經(jīng)典問題
變壓器設計的基本問題是磁通和電流密度。變壓器的電流與容量成正比,,電流密度的大?。磳Ь€的粗細)按照導體的發(fā)熱量來考慮。對于磁通,,電磁學的基本關系式為u=4.44fwΦ,,其中u為電壓;f為頻率,,在這里為50Hz,,定值;w為線圈的匝數(shù);Φ是磁通量,。由于硅鋼片的磁通密度B受到材料的限制,,一般僅能設計到1.4-1.8特斯拉,而Φ=BS,所以,,要增大Φ,,一般只能增大鐵芯的截面積。變壓器的鐵芯一般為三相柱式,,鐵芯的截面積按照上述公式可以確定,,鐵芯窗口的大小則要考慮把線圈放進去為原則。容量越大的變壓器,,導線越粗,,鐵芯的窗口就需要越大。
在變壓器的設計中,,銅和鐵的用量可以均衡考慮,。因為一旦變壓器的容量確定了,電流就確定了,,導線的粗細也就確定了,,增大匝數(shù)W,磁通Φ就可以小一些,,鐵芯的截面積就可以稍小一些,,但是要把這些匝數(shù)繞進去,鐵芯的窗口要大一些,;相反,,減小匝數(shù)W,磁通Φ就要大一些,,鐵芯的截面積要大一些,,但是鐵芯的窗口可以小一些。
變壓器的容量和什么有關系呢,?
從上面的問題的分析可以看出,,鐵芯的選擇與電壓有關,而導線的選擇與電流有關,,即導線的粗細直接與發(fā)熱量有關,。也就是說,變壓器的容量只與發(fā)熱量有關,。對于一個設計好的變壓器,,如果在散熱不好環(huán)境中工作,假如為1000KVA,,如果增強散熱能力,,則有可能工作在1250KVA,。另外,變壓器的標稱容量還與允許的溫升有關,,例如,,如果一臺1000KVA的變壓器,允許溫升為100K,,如果在特殊的情況下,,可以允許其工作到120K,則其容量就不止1000KVA,。由此也可以看出,,如果改善變壓器的散熱條件,則可以增大其標稱容量,,反過來說,,對于相同容量的變頻器,可以減小變壓器柜的體積,。
所以在有些投標過程中,,競爭對手故意標稱較大的變壓器容量,給用戶設計裕量較大的假象,,實際上是沒有意義的,,關鍵還要看變壓器的體積和散熱方式來區(qū)分,這一點也是非常重要的,。
為什么電流源型變頻器需要較大的變壓器容量?
變壓器的設計一般只看額定容量,,而不看額定功率,,因為其電流只與額定容量有關。對于電壓源型變頻器,,由于其輸入功率因數(shù)接近于1,,所以額定容量與額定功率幾乎相等。電流源型變頻器則不然,,其輸入側變壓器功率因數(shù)zui多等于負載異步電機的功率因數(shù),,所以對于相同的負載電機,其額定容量要比電壓源型變頻器的變壓器大一些,。