چرا ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای توزیع در طراحی ولتاژ، ظرفیت و کارایی متفاوت هستند

تفاوت اصلی بین ترانسفورماتور قدرت و ترانسفورماتور توزیع به کلاس ولتاژ، ظرفیت و مشخصات عملیاتی مربوط می شود. یک ترانسفورماتور قدرت در شبکه های انتقال ولتاژ بالا کار می کند که معمولاً دارای ولتاژ بالای 66 کیلو ولت و اغلب بیش از 100 مگا ولت آمپر هستند و طوری مهندسی شده است که تقریباً به طور مداوم برای حداکثر بازده تقریباً در بار کامل کار کند. یک ترانسفورماتور توزیع در شبکه های توزیع ولتاژ پایین معمولاً زیر 33 کیلو ولت با ظرفیت های مختلف از چند کیلو ولت آمپر تا چندین MVA کار می کند و به گونه ای طراحی شده است که بهترین بازده خود را در حدود 60 تا 70 درصد بار ارائه دهد زیرا تقاضای واقعی در طول روز در نوسان است. به طور خلاصه، یک ترانسفورماتور قدرت، الکتریسیته عمده را در فواصل طولانی جابجا می کند، در حالی که یک ترانسفورماتور توزیع، آن برق را به مصرف کننده نهایی می رساند.

کلاس ولتاژ و محل نصب هر کدام

ترانسفورماتورهای قدرت در خروجی ایستگاه‌های تولید و در پست‌های اصلی انتقال قرار می‌گیرند و ولتاژ را بالا می‌برند تا برق بتواند مسافت‌های طولانی را با حداقل تلفات خط طی کند، سپس پس از رسیدن به پست گیرنده آن را پایین می‌آورد. کلاس های ولتاژ متداول شامل 33 کیلو ولت، 66 کیلو ولت، 110 کیلو ولت، 220 کیلو ولت، تا 400 کیلو ولت است که برخی از پروژه های ولتاژ فوق العاده بالا تا 765 کیلو ولت می رسند. در مقابل، ترانسفورماتورهای توزیع در نزدیکی کاربر نهایی قرار می گیرند - روی تیرهای برق، در محفظه های روی زمین یا داخل پست های فشرده - ولتاژ متوسط ​​را تا سطحی پایین می آورند که مصرف کنندگان می توانند مستقیماً از 440 ولت، 380 ولت، 220 ولت یا 110 ولت برای خدمات رسانی به کارخانه ها و مناطق مسکونی، ساختمان های تجاری استفاده کنند.

چرا ضریب بار و اهداف بازده متفاوت هستند

این دو نوع ترانسفورماتور از فلسفه‌های طراحی کاملاً متفاوتی پیروی می‌کنند، زیرا بارهایی که از آنها استفاده می‌کنند رفتار متفاوتی دارند. یک ترانسفورماتور قدرت تقریباً در تمام ساعات شبانه روز با نوسانات بسیار کم کار می کند، بنابراین مهندسان نقطه اوج راندمان آن را در بار کامل یا نزدیک به بار کامل قرار می دهند و اغلب بازدهی بالاتر از 99٪ را به دست می آورند. از سوی دیگر، یک ترانسفورماتور توزیع، نوسان شدید تقاضا را بین پیک های روزانه و کمینه های شبانه می بیند، بنابراین طراحی آن برای حداکثر راندمان در بار کامل باعث می شود که در بیشتر مواقع کارایی ناکارآمد داشته باشد. به همین دلیل است که ترانسفورماتورهای توزیع معمولاً برای حداکثر بازده چیزی بین 60٪ تا 70٪ بار بهینه می شوند، که با نحوه استفاده واقعی آنها در یک روز کامل مطابقت دارد.

چگونه از دست دادن آهن و مس به طور متفاوتی متعادل می شوند

از آنجایی که یک ترانسفورماتور قدرت به طور مداوم انرژی می گیرد، تلفات آهن آن (اتلاف بدون بار) اساساً در تمام ساعات شبانه روز وجود دارد، بنابراین طراحان اولویت را برای پایین نگه داشتن تلفات آهن قرار می دهند و اتلاف مس تا حدودی بالاتر (اتلاف بار) را تحمل می کنند، که تلفات کل را تحت بار سنگین و ثابتی که در واقع حمل می کند به حداقل می رساند. ترانسفورماتور توزیع این اولویت را تغییر می‌دهد: از آنجایی که بیشتر زمان خود را در بار متوسط ​​یا سبک می‌گذراند، طراحان به سمت تلفات مس کمتر متمایل می‌شوند در حالی که اجازه می‌دهند مقدار کمی بیشتر از میزان تلفات آهن، که تلفات کلی را در شرایط بار معمولی سبک تا متوسط ​​کاهش می‌دهد. این مبادله آهن به مس مستقیماً بر وزن هسته و استفاده از مواد تأثیر می گذارد، به همین دلیل است که ترانسفورماتور قدرت معمولاً به طور قابل توجهی بزرگتر و سنگین تر از ترانسفورماتور توزیع با رتبه پلاک مشابه است.

تفاوت های قابل مشاهده در ساخت و اندازه

تفاوت فیزیکی در یک نگاه آشکار است. ترانسفورماتورهای قدرت واحدهای بزرگی هستند که اغلب با سیستم های خنک کننده پیچیده مانند خنک کننده اجباری روغن و هوا یا خنک کننده اجباری روغن و آب، موقعیت های چندگانه تعویض شیر برای تنظیم نسبت چرخش تحت بار، و عایق سنگین تر و پشتیبانی سازه ای برای کنترل تنش ولتاژ بالاتر و توان عبوری بیشتر نصب می شوند. ترانسفورماتورهای توزیع نسبتاً ساده و جمع و جور هستند، معمولاً از همرفت روغن طبیعی با خنک کننده هوای طبیعی یا عایق خشک استفاده می کنند، که آنها را به اندازه کافی کوچک و سبک نگه می دارد تا بر روی یک قطب نصب شوند یا در یک محفظه فشرده روی پد نصب شوند، با فرکانس نگهداری و پیچیدگی کمتر نسبت به ترانسفورماتورهای قدرت.

جایی که تولید ترانسفورماتورهای فرکانس پایین وارد می شود

در محدوده فرکانس شبکه استاندارد 50/60 هرتز، هم ترانسفورماتورهای قدرت و هم ترانسفورماتورهای توزیع از نظر فنی در دسته وسیع تر تجهیزات ترانسفورماتور فرکانس پایین قرار می گیرند که عمدتاً در کلاس ولتاژ و ظرفیت متفاوت هستند تا در اصل عملکرد. یک کارخانه ترانسفورماتور فرکانس پایین توانا معمولاً واحدهای هسته EI، ترانسفورماتورهای حلقوی، ترانسفورماتورهای کنترلی و ترانسفورماتورهای قدرت سفارشی را در کنار هم تولید می کند که همه چیز را از چرخ دنده اتوماسیون صنعتی گرفته تا تجهیزات پشتیبانی شبکه را پوشش می دهد. برای پروژه هایی که به نسبت چرخش غیر استاندارد یا دسته سفارشی کوچکتر نیاز دارند، کار با کارخانه ترانسفورماتور که خطوط تولید کارخانه ترانسفورماتور EI را با پشتیبانی مهندسی داخلی ترکیب می کند، معمولاً تعادل بهتری بین زمان تحویل، انعطاف طراحی و کیفیت ثابت به خریداران می دهد.

انتخاب ترانسفورماتور مناسب برای برنامه شما

برای اکثر مهندسان و تیم‌های تدارکات، انتخاب بین این دو نوع واقعاً یک تصمیم یا تصمیم نیست - این تصمیم بر اساس محل قرارگیری تجهیزات در شبکه تعیین می‌شود. پروژه‌ای که به افزایش تولید، اتصال شبکه منطقه‌ای یا انتقال ولتاژ فوق‌العاده در مسافت‌های طولانی مرتبط است نیاز به یک ترانسفورماتور قدرت دارد. پروژه ای که شامل توزیع کف کارخانه، یک اتاق تابلو برق ساختمان تجاری، یا منبع تغذیه انتهای خط مسکونی است، نیاز به یک ترانسفورماتور توزیع دارد. در عمل، این دو با هم به عنوان یک زنجیره واحد کار می کنند: ترانسفورماتور قدرت، برق را به سراسر شبکه می فرستد، و ترانسفورماتور توزیع آن را به سطح قابل استفاده برای هر مصرف کننده برمی گرداند.