首頁 > 技術文章
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,電流密度的大小(即導線的粗細)按照導體的發熱量來考慮。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;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,但是要把這些匝數繞進去,鐵芯的窗口要大一些;相反,減小匝數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熱量有關。也就是說,變壓器的容量只與發熱量有關。對于一個設計好的變壓器,如果在散熱不好環境中工作,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zui多等于負載異步電機的功率因數,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。