一个很菜的问题,工频变压器温升计算--你知道吗?

点击: 日期:2011-11-28 字体大小:14px 12px
    现各大中小型企业都在生产不同种类别的变压器,每个公司都想证明自己产品是质量最好的,能让更多人去购买他的产品,可是你们有没有想过,质量好具体要体现在哪些方面呢?第一,就是对原材料的选购,第二对变压器计算方法是否精准,这个是整个环节最重要的一步。
首先我们都知道,工频变压器的温升计算,可分为EI型、R型、CD型、ED型、环型五大类。我们着重讨论EI型与环芯铁芯的计算方法:EI变压器 型铁芯中开放式变压器的温升计算方法资料上介绍的比较多,有将铁芯散热面积与线圈散热面积之和作为变压器总的散热面积,有以线圈平均散热面积为主,将铁芯散热面积折算为一定的线圈散热面积两者之和为变压器的散热面积。由于历史上的原因,这方面的工作尚有欠缺。“电子变压器手册“一书中EI型铁芯中开放式变压器的温升计算方法是一笔带过,引用CD型、ED型铁芯变压器同一温升计算公式。没有计算实例,加上现在珠江三角洲地区与港台各厂家所用的EI铁芯片尺寸,“电子变压器手册“一书没有列全,没有推荐的散热系数就无法准确计算出温升。至于封闭式(适配器)变压器温升计算方法则是一片空白。
   展望工频变压器温升计算方法,存在的这些问题有没有解决问题的方法,可喜的是经过老一辈与新一代变压器工作者的努力这些问题都应刃而解了,计算精确度出乎意料的高,如果要求高的话,温升计算误差可在5℃以内,为编制变压器软件铺平道路。下面扼要介绍温升计算的公式。
  A)EI型变压器铁芯中开放式变压器的温升计算公式:
 1)温升按以下一系列公式计算:
     先计算铁芯与线圈散热面积之比   
   再计算线圈与铁芯温升之比   :
    
  然后计算变压器热平衡系数K
               
      Kτ<1     K=0.707√1+ Kτ
 Kτ>1     K=1.414√1/(1+ 1/ Kτ)
线圈温升△tcu
△tcu=(Pcu+Pfe)/(Fcu×αm×10-3×(1+(1.5×KF)/ K)
式中:
Pcu——铜损(瓦)
Pfe——铁损(瓦)
Fcu——线圈散热面积(cm2
Ffe——铁芯散热面积(cm2
αm——散热系数(瓦/ cm2-℃)
散热系数可以从现有的试验数据中计算出来。
  A)EI 铁芯封闭式(适配器)变压器温升计算方法
开放式变压器的温升可以通过热的三种传导方式来解决,即对流、传导、幅射经过散热面积来散发出热量。适配器装在塑料外壳内,散热条件很差,可以认为这三种传热方式都不存在,如果用降低散热系数的方法来计算温升很难得到满意的结果,因为从理论上来说这两种散热方法在概念上是不同的。
  有人试从适配器外壳的散热面积,用类似开放式变压器的温升的计算方法来计算适配器的温升,其结果不得而知,不可妄加评论,但从实际经验来说,50度温升的适配器,外壳温度并不高,可见适配器从外壳上的散热并非主流。适配器装在一个全密封的外壳内或外壳上略开有百叶窗,又是塑料外壳,散热条件很差,能从外壳表层散出去的热量应该说是微不足道。
作者在工作中发现,用开放式变压器的温升的计算方法来计算适配器,温升低的多,所以发生如此大的差异,一定是理论上出现了问题。通过苦思苦想,焕然大悟,可以这样设想,将适配器看成是一个绝热体,由铁心产生的热量,与导线产生的热量全部内部解决,这就提出一个材料热容量(比热)的问题,从这一理论依据去解决问题,温升的计算问题应刃而解。
      下面介绍一些计算公式:
变压器温升等于:
        (Pcu+Pfe)×T/( CTGT)
变压器热容量热容量CT等于:
          CT=(CfeGfe+CcuGcu+CiGi)/GT
式中:
Pcu---变压器铜损(瓦)            Cfe---铁心材料热容量(瓦·秒/℃·克)                Pfe--- 变压器铁损(瓦)              Gfe—铁心材料重量(公斤)
T--- 变压器加热时间常数(分)       Ccu---导线热容量(瓦·秒/℃·克)
CT ---变压器热容量 (瓦·秒/℃·克)  Gcu---导线总重(公斤)
GT ---变压器总重(公斤)               Ci—绝缘材料热容量(瓦·秒/℃·克)
Gi—绝缘材料总重量(公斤)
 计算结果与试验对比:
铁心型号      输出功率      计算温升      修正温升         实测温升
EI 35×15       3.6(w)          60            57               52.4
EI 41×20.5     7.65            64            60.8              62           
EI 48×23.5    12               67.2          63.8              63.8
EI 54×29.5    23.84            72            68.4             70.3
 
   修正温升是考虑有少量的热量从外壳泄漏出去,实践证明此思路是正确的


   

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