كمزود لمحولات الفرن ، أفهم الأهمية الحاسمة لحساب خسائر الطاقة بدقة في هذه المحولات المتخصصة. تم تصميم محولات الفرن لتلبية المتطلبات الكهربائية الفريدة للأفران الصناعية ، مثل أفران القوس والأفران الحثية ، والتي تتطلب تيارات عالية ومستويات جهد محددة. لا تؤثر خسائر الطاقة في هذه المحولات على كفاءة الطاقة فحسب ، بل تؤثر أيضًا على الأداء العام للمعدات وعمرها. في منشور المدونة هذا ، سأشارك بعض الأفكار الرئيسية حول كيفية حساب خسائر الطاقة في محولات الفرن.
أنواع خسائر الطاقة في محولات الفرن
قبل الخوض في طرق الحساب ، من الضروري فهم الأنواع المختلفة من فقدان الطاقة التي تحدث في محولات الفرن. هناك فئتان رئيسيتان لخسائر الطاقة: لا - خسائر التحميل وخسائر الحمل.
لا - خسائر الحمل (خسائر الحديد)
لا - تحدث خسائر الحمل ، والمعروفة أيضًا باسم خسائر الحديد ، حتى عندما لا يوفر المحول أي حمولة. ترجع هذه الخسائر في المقام الأول إلى الخصائص المغناطيسية للبار المحول. هناك مكونان لخسائر الحديد: خسائر التباطؤ والخسائر الحالية - الخسائر الحالية.
-
خسائر التباطؤ: خسائر التباطؤ ناتجة عن عكس المجال المغناطيسي في قلب المحول. نظرًا لأن التيار المتناوب يمر عبر اللف الابتدائي ، فإن المجال المغناطيسي في الاتجاه الأساسي يتغير بشكل مستمر. يجب أن تعيد المجالات المغناطيسية في المادة الأساسية أن تنظر إلى الحقل المغناطيسي المتغير ، والذي يتطلب الطاقة. يتم تبديد هذه الطاقة على أنها حرارة ، مما يؤدي إلى خسائر التباطؤ. يتم إعطاء صيغة خسائر التباطؤ بواسطة:
[p_h = k_h f b_m^{n} v]
عندما يكون (P_H) فقدان التباطؤ ، (K_H) ثابت يعتمد على المادة الأساسية ، (F) هو تواتر التيار المتناوب ، (B_M) هو الحد الأقصى لكثافة التدفق المغناطيسي في القلب ، (N) هو الأسس الشتاينميتز (عادة ما بين 1.5 و 2.5) ، (V) هو حجم القلب. -
إدي - الخسائر الحالية: Eddy - الخسائر الحالية ناتجة عن التيارات المستحثة (التيارات الدوامة) في قلب المحول. عندما يتغير المجال المغناطيسي في الأساس ، فإنه يحفز التيارات المتداولة في المادة الأساسية. تتدفق هذه التيارات الدوامة من خلال مقاومة النواة ، مما يولد الحرارة وتسبب فقدان الطاقة. صيغة الدوامة - الخسائر الحالية هي:
[p_e = k_e f^{2} b_m^{2} t^{2} v]
عندما يكون (P_E) الخسارة الحالية ، (K_E) ثابتًا يتعلق بالمادة الأساسية ومقاومتها ، (T) هو سماكة التصفيح في القلب.
إجمالي خسارة التحميل ((p_ {nl})) هو مجموع خسائر التباطؤ والخسائر الحالية:
[p_ {nl} = p_h + p_e]
خسائر الحمل (خسائر النحاس)
تحدث خسائر الحمل ، والمعروفة أيضًا باسم خسائر النحاس ، عندما يقوم المحول بتزويد الحمل. هذه الخسائر ناتجة عن مقاومة لفات المحولات. عندما يتدفق التيار عبر اللفات ، هناك انخفاض في الجهد عبر مقاومة اللفات ، ويتم تبديد الطاقة على أنها حرارة وفقًا للصيغة (p = i^{2} r).
يمكن حساب فقدان التحميل ((p_ {l})) باستخدام الصيغة التالية:
[p_ {l} = i_ {rms}^{2} r_ {eq}]
حيث (i_ {rms}) هي القيمة الجذرية - متوسط - مربع (rms) لتيار الحمل و (r_ {eq}) هي المقاومة المكافئة للفات المحول المشار إليها إما الجانب الأساسي أو الثانوي.
حساب خسائر الطاقة
لحساب إجمالي خسائر الطاقة في محول الفرن ، نحتاج إلى النظر في كل من خسائر التحميل وخسائر الحمل.
الخطوة 1: تحديد لا - خسائر التحميل
عادة ما يتم توفير خسائر التحميل من قبل الشركة المصنعة للمحولات في ورقة بيانات المحول. ومع ذلك ، إذا لم تكن ورقة البيانات متوفرة ، فيمكنك تقدير خسائر التحميل NO باستخدام الصيغ المذكورة أعلاه. لاستخدام هذه الصيغ ، تحتاج إلى معرفة خصائص المواد الأساسية ، وتواتر إمدادات الطاقة ، وأقصى كثافة التدفق المغناطيسي ، وحجم النواة.
الخطوة 2: تحديد خسائر التحميل
لحساب خسائر التحميل ، تحتاج أولاً إلى تحديد تيار الحمل. يعتمد حمولة الحمل في محول الفرن على متطلبات الطاقة للفرن. على سبيل المثال ، إذا كان للفرن تصنيف طاقة لـ (P_ {Furnace}) والجهد في الجانب الثانوي من المحول هو (V_ {ثانوي}) ، يمكن حساب تيار التحميل (i_ {load}) باستخدام الصيغة (i_ {load} = \ frac {p_ {phurpanace}} {v_}}
بمجرد حصولك على تيار الحمل ، تحتاج إلى العثور على مقاومة مكافئة للفات المحولات. يمكن قياس المقاومة المكافئة باستخدام عداد المقاومة أو الحصول عليها من الشركة المصنعة للمحولات. بعد ذلك ، يمكنك حساب خسائر التحميل باستخدام الصيغة (p_ {l} = i_ {load}^{2} r_ {eq}).
الخطوة 3: حساب إجمالي خسائر الطاقة
إجمالي خسائر الطاقة ((P_ {Total})) في محول الفرن هي مجموع خسائر التحميل وخسائر الحمل:
[p_ {total} = p_ {nl}+p_ {l}]
العوامل التي تؤثر على فقدان الطاقة
يمكن أن تؤثر عدة عوامل على فقدان الطاقة في محولات الفرن:
- مستوى التحميل: مع زيادة الحمل على المحول ، تزيد خسائر الحمل بشكل متناسب مع مربع تيار الحمل. لذلك ، فإن تشغيل المحول عند مستوى تحميل أعلى سيؤدي إلى خسائر طاقة أعلى.
- درجة حرارة: تزداد مقاومة لفات المحولات مع درجة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد خسائر الحمل أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة أيضًا على الخواص المغناطيسية للنواة ، مما يؤدي إلى زيادة خسائر الحمل.
- تكرار: كل من خسائر التباطؤ والخسائر الحالية تتناسب بشكل مباشر مع تواتر مصدر الطاقة. سوف تؤدي الترددات الأعلى إلى ارتفاع خسائر التحميل.
أهمية حساب فقدان الطاقة
يعد حساب خسائر الطاقة بدقة في محولات الفرن أمرًا بالغ الأهمية لعدة أسباب:
- كفاءة الطاقة: من خلال فهم خسائر الطاقة ، يمكنك اتخاذ خطوات لتحسين كفاءة الطاقة للمحول. على سبيل المثال ، يمكنك اختيار محول مع خسائر التحميل أقل أو تحسين توزيع الحمل لتقليل خسائر الحمل.
- وفورات التكلفة: يمكن أن يؤدي تقليل خسائر الطاقة إلى وفورات كبيرة في التكاليف على مدى عمر المحول. انخفاض استهلاك الطاقة يعني انخفاض فواتير الكهرباء ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على النتيجة النهائية للعملية الصناعية.
- موثوقية المعدات: يمكن أن تتسبب خسائر الطاقة العالية في ارتفاع درجة حرارة المحول ، مما قد يؤدي إلى إتلاف العزل ويقلل من عمر المحول. من خلال حساب وتقليل خسائر الطاقة ، يمكنك تحسين موثوقية المحول وطول العمر.
خاتمة
يعد حساب خسائر الطاقة في محولات الفرن مهمة معقدة ولكنها أساسية لضمان كفاءة الطاقة وتوفير التكاليف وموثوقية المعدات. كمحولات الفرنالمورد ، نحن ملتزمون بتوفير محولات عالية الجودة مع خسائر منخفضة الطاقة. يمكن لفريق الخبراء لدينا مساعدتك في اختيار المحول الصحيح لتطبيقك المحدد ومساعدتك على تحسين أدائه.
إذا كنت في السوق من أجلمحولات الفرنأومحول المقوم، ندعوك للاتصال بنا لإجراء مناقشة مفصلة حول متطلباتك. سيكون فريق المبيعات المتمرس لدينا سعيدًا بتزويدك بحل مخصص يلبي احتياجاتك وميزانيتك.
مراجع
- أنظمة الطاقة الكهربائية ، بقلم ستيفنسون جونيور ، دبليو دي
- هندسة المحولات: التصميم والتكنولوجيا والتشخيصات ، بقلم GK Dubey.