Калькулятор потерь в трансформаторе

Расчёт потерь в трансформаторе нужен, чтобы оценить технологические потери электроэнергии на подстанции, сравнить трансформаторы разной мощности по экономичности, понять, не работает ли трансформатор с большой недогрузкой, и учесть потери при расчётах за электроэнергию.

Подготовьте паспортные данные: номинальную мощность в кВА, потери холостого хода и потери короткого замыкания в кВт. Они указаны в паспорте трансформатора или в ГОСТ на его серию (например, для ТМГ-400: потери холостого хода примерно 0,83 кВт, короткого замыкания примерно 5,4 кВт). Среднюю нагрузку в кВА возьмите по показаниям приборов учёта или замерам за период.

Задайте два времени в часах: время включения в сеть за период (сколько трансформатор был под напряжением - от него зависят потери холостого хода) и время работы под нагрузкой (от него зависят нагрузочные потери). По умолчанию стоит 720 ч - это 30 суток круглосуточной работы.

Типичные ошибки: потери в ваттах вместо киловатт (если в паспорте указаны Вт - разделите на 1000); нагрузка в кВт вместо кВА - если известна активная мощность, переведите её в полную мощность делением на cos фи; пиковая нагрузка вместо средней.

Результат - потери мощности в кВт при заданной загрузке и потери энергии за период в кВт*ч. Для точного расчёта нормативных потерь вместо времени работы используют время максимальных потерь тау. Работы с электроустановками под напряжением выполняет только специалист с допуском; расчёт нужен для подбора и не заменяет проект.

Сначала определяется коэффициент загрузки трансформатора, затем потери мощности, потери энергии за период и КПД.

бета = Средняя нагрузка / Номинальная мощность
Потери мощности = Потери холостого хода + Потери короткого замыкания * бета^2
Потери энергии = Потери холостого хода * Время включения + Потери короткого замыкания * бета^2 * Время работы
КПД = Средняя нагрузка / (Средняя нагрузка + Потери мощности) * 100

Переменные:

• Средняя нагрузка - кВА; Номинальная мощность - номинальная мощность трансформатора, кВА;
• бета - коэффициент загрузки (безразмерный), выводится с 3 знаками;
• Потери холостого хода (в стали) - кВт; они не зависят от нагрузки и идут всё время, пока трансформатор включён;
• Потери короткого замыкания (в меди) - кВт; нагрузочные потери пропорциональны квадрату тока, то есть бета^2;
• Время включения - время включения в сеть, ч; Время работы - время работы под нагрузкой, ч;
• Потери мощности - кВт, 3 знака; Потери энергии - потери за период, кВт*ч, до целого;
• КПД - в %, 2 знака; считается при cos фи = 1, то есть отдаваемая мощность в кВт принимается равной средней нагрузке.

Источник формул - Железко Ю. С. "Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии"; там же методика расчёта нормативов технологических потерь (приказ Минэнерго № 326).

Упрощение: потери энергии считаются по среднему коэффициенту загрузки и времени работы, без времени максимальных потерь тау, которое используют в точной методике. Номинальная мощность 0 недопустима - расчёт выдаст ошибку.

Пример: трансформатор 400 кВА, потери холостого хода 0,83 кВт, потери короткого замыкания 5,4 кВт, нагрузка 240 кВА, 720 ч включения и работы.

бета = 240 / 400 = 0,6
Потери мощности = 0,83 + 5,4 * 0,36 = 2,774 кВт
Потери энергии = 0,83 * 720 + 5,4 * 0,36 * 720 примерно 1997 кВт*ч
КПД = 240 / 242,774 * 100 примерно 98,86 %