दो गर्मियों पहले मिडवेस्ट में एक खाद्य-प्रसंस्करण संयंत्र ने हमें 750 केवीए के बारे में बतायाशुष्क प्रकार ट्रांसफार्मरजो इसके अति-तापमान रिले को ट्रिप करता रहा। प्लांट मैनेजर निराश था क्योंकि पैनल एमीटर ने नेमप्लेट लोड का 62% दिखाया - यूनिट आधी निष्क्रिय दिख रही थी। जब हमारे इंजीनियरों में से एक ने बिजली-गुणवत्ता सर्वेक्षण चलाया, तो तस्वीर बदल गई: छह एक्सट्रूडर को खिलाने वाली चर-आवृत्ति ड्राइव लगभग 34% कुल के साथ विकृत धारा खींच रही थी।हार्मोनिक विरूपण, और गर्मियों की दोपहर में घुमावदार गर्म स्थान 150 डिग्री से ऊपर चढ़ रहा था। ट्रांसफार्मर बड़ा नहीं था। वास्तव में इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा के कारण इसे चुपचाप कम आंका गया था।
क्यों हार्मोनिक धाराएँ ट्रांसफार्मर को ज़्यादा गरम कर देती हैं?
एक ट्रांसफार्मर नेमप्लेट की गणना स्वच्छ 60 हर्ट्ज साइनसोइडल करंट की धारणा पर की जाती है।गैर-रैखिक भार- वीएफडी, यूपीएस सिस्टम, एलईडी ड्राइवर, ईवी चार्जर और रेक्टिफायर फ्रंट एंड - चिकनी साइन तरंगों के बजाय छोटी दालों में करंट खींचते हैं। वह विकृत तरंगरूप मौलिक आवृत्ति के गुणकों पर साइन तरंगों का एक ढेर है: 5वें (300 हर्ट्ज), 7वें (420 हर्ट्ज), 11वें और 13वें क्रम आमतौर पर हावी होते हैं।
क्षति घुमावदार घाटे में दिखाई देती है। ट्रांसफार्मर में लोड हानि के दो भाग होते हैं: I²R हानि जो RMS करंट के साथ मापी जाती है, और एड़ी-करंट हानि जो आवृत्ति के साथ मापी जाती है। वाइंडिंग्स में एड़ी हानि मोटे तौर पर हार्मोनिक क्रम के वर्ग के साथ बढ़ती है - मौलिक परिमाण के 30% पर 5वां हार्मोनिक एड़ी हानि के उस घटक को (0.30 × 5)² ≈ 2.3 के कारक से बढ़ा देता है। त्वचा और निकटता प्रभाव अतिरिक्त धारा को छोटे कंडक्टर क्षेत्रों में धकेलते हैं, यही कारण है कि एक विकृत भार स्थानीय हॉट स्पॉट बनाता है जिसे एमीटर कभी भी प्रकट नहीं करता है। यहां वह हिस्सा है जिसे अधिकांश खरीदार भूल जाते हैं: कुलहार्मोनिक विरूपणमामूली दिख सकता है और फिर भी एक घुमावदार पका सकता है, क्योंकि 5वां और 7वां आदेश बिल्कुल वहीं बैठता है जहां नुकसान का जुर्माना सबसे अधिक है।
विकृति के लिए स्वयं को सीमित करता है,आईईईई 519-2022वह संदर्भ इंजीनियर है जिसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि एक विद्युत प्रणाली को सामान्य युग्मन के बिंदु पर कितना हार्मोनिक करंट सहन करना चाहिए। यह हार्मोनिक क्रम और सिस्टम के शॉर्ट-सर्किट अनुपात द्वारा वर्तमान सीमाएं निर्धारित करता है - और यह वह दस्तावेज़ है जिसके आधार पर आपके हार्मोनिक अध्ययन को ट्रांसफार्मर खरीदने से पहले मापा जाना चाहिए, उसके बाद नहीं।
के-फैक्टर ट्रांसफार्मर रेटिंग का वास्तव में क्या मतलब है
A के-फैक्टर ट्रांसफार्मरयह एक मानक शुष्क प्रकार इकाई से भिन्न मशीन नहीं है - यह एक ही ट्रांसफार्मर परिवार है जिसमें हार्मोनिक धाराओं द्वारा बनाई गई अतिरिक्त एड़ी गर्मी को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई वाइंडिंग है। के रेटिंग, यूएल द्वारा यूएल 1561 के तहत मान्यता प्राप्त है और विधि के साथ गणना की गई हैआईईईई सी57.110, लोड में प्रत्येक हार्मोनिक धारा को उसके क्रम के वर्ग के आधार पर भारित करता है और परिणाम को एक एकल संख्या के रूप में व्यक्त करता है: एक सादे रैखिक-लोड डिज़ाइन के लिए K-1, फिर K-4, K-9, K-13, K-20, K-30, K-40, और K-50।
K-13 वह रेटिंग है जिसे हम अक्सर औद्योगिक संयंत्रों में उद्धृत करते हैं, क्योंकि आपूर्तिकर्ता मार्गदर्शन आमतौर पर इसे उपयुक्त मानता है जहां लोड का गैर-रेखीय हिस्सा 75% तक पहुंचता है। K-4 प्रकाश व्यवस्था और छोटी यूपीएस इकाइयों के साथ सामान्य वाणिज्यिक फर्शों को कवर करता है। K-20 और इससे अधिक भारी कनवर्टर शुल्क से संबंधित हैं - बड़े यूपीएस सांद्रता, आर्क भट्टियां, और इलेक्ट्रोकेमिकल रेक्टिफायर लोड - और अनुमान के बजाय स्पेक्ट्रम-आधारित गणना के साथ इसकी पुष्टि की जानी चाहिए। शुरुआती बिंदु के रूप में, यहां वह मैपिंग है जिसके माध्यम से हम खरीदारों को दिखाते हैं:
| विशिष्ट लोड प्रोफ़ाइल | सुझाई गई K रेटिंग |
| सामान्य कार्यालय: प्रकाश व्यवस्था, पीसी, छोटा यूपीएस | K-4 |
| वाणिज्यिक: लिफ्ट, वीएफडी पंप, यूपीएस कमरे | K-13 |
| औद्योगिक: ड्राइव-हैवी एमसीसी, एक्सट्रूडर, कंप्रेसर | K-13 |
| डेटा सेंटर: उच्च-घनत्व स्विचिंग, बड़ा यूपीएस | K-13 से K-20 |
| गंभीर: आर्क फर्नेस, इलेक्ट्रोलाइटिक रेक्टिफायर | K-30 से K-50 |
K नंबर एक व्युत्पन्न निर्देश नहीं है - यह वाइंडिंग के लिए एक डिज़ाइन लक्ष्य है। एक ही लोड को फीड करने के लिए मजबूर एक मानक ट्रांसफार्मर या तो अपने तापमान-वृद्धि वर्ग की अनुमति से अधिक गर्म चलता है या उसे नेमप्लेट से नीचे व्युत्पन्न किया जाना चाहिए, और एक मानक इकाई को व्युत्पन्न करना कभी-कभी सस्ता उत्तर होता है। दोनों रास्ते वैध हैं. पहले लोड स्पेक्ट्रम को देखे बिना किसी एक को चुनना गलती है।
आईईईई सी57.110: रेटिंग के पीछे की विधि
आईईईई सी57.110-2018 - नॉनसाइनसॉइडल लोड करंट की आपूर्ति करते समय तरल-डूबे और ड्राई-टाइप पावर और वितरण ट्रांसफार्मर क्षमता स्थापित करने के लिए अनुशंसित अभ्यास - लेबल के पीछे की गणना है। वर्तमान संस्करण यहां उपलब्ध हैआईईईई मानक स्टोर. विधि एक हार्मोनिक हानि कारक को परिभाषित करती है, जिसे आमतौर पर एफएचएल लिखा जाता है, जो आपके मापा स्पेक्ट्रम के तहत कुल घुमावदार एड़ी हानि की तुलना रेटेड साइनसॉइडल वर्तमान में एड़ी हानि के साथ करता है, फिर उस कारक को एक स्वीकार्य वर्तमान में बदल देता है: या तो अधिकतम केवीए जो एक मानक इकाई आपके स्पेक्ट्रम के लिए ले जा सकती है, या के डिजाइन एक नई इकाई की जरूरत है।
विधि का उपयोग करने के लिए डेटा के एक टुकड़े की आवश्यकता होती है जो केवल निर्माता के पास होता है: घुमावदार की एड़ी-वर्तमान हानि को इसके I²R हानि के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। यही कारण है कि एक हार्मोनिक-हेवी प्रोजेक्ट के लिए एक गंभीर उद्धरण में ट्रांसफार्मर का % एड़ी हानि का आंकड़ा और आपके लोड के लिए एक गणना की गई एफएचएल शामिल होनी चाहिए - न कि डेटाशीट पर केवल एक के नंबर। जब कोई ग्राहक हमें अपने आरएफक्यू के साथ एक हार्मोनिक अध्ययन भेजता है, तो हम गणना को के-रेटेड डिज़ाइन और व्युत्पन्न मानक डिज़ाइन के रूप में दोनों तरीकों से लौटाते हैं, इसलिए तुलना वास्तविक संख्याओं पर आधारित होती है।
क्षेत्र से एक चेतावनी: नेमप्लेट K रेटिंग एक परिभाषित स्पेक्ट्रम पर निर्दिष्ट की जाती है, और वास्तविक पौधे बह जाते हैं। यदि आप बाद में ड्राइव जोड़ते हैं, तो सर्वेक्षण दोबारा चलाएँ। हमने उन इकाइयों को बदल दिया है जिनकी कमीशनिंग के समय सही रेटिंग K-9 थी और पांच साल बाद जब दूसरी उत्पादन लाइन ऑनलाइन आई तो उनकी संख्या बढ़ गई।
जहां हम इसे क्षेत्र में विफल होते देखते हैं
उस खाद्य-प्रसंस्करण संयंत्र पर वापस जाएँ। सर्वेक्षण में 34% कुल वर्तमान विरूपण दिखाया गया, जो एक्सट्रूडर ड्राइव से 5वें और 7वें हार्मोनिक्स पर हावी था, और गणना की गई एड़ी-नुकसान दंड ने यूनिट की वास्तविक क्षमता को नेमप्लेट के 70% के करीब रखा - जो उपद्रव यात्राओं से लगभग सटीक रूप से मेल खाता था। हमने 750 केवीए मानक इकाई को K-13 से बदल दियाशुष्क प्रकार ट्रांसफार्मरसमान रेटिंग का, और तापमान अलार्म बंद हो गए। लोड नहीं बदला था. आख़िरकार वाइंडिंग का निर्माण उस धारा के लिए किया गया जो वास्तव में प्रवाहित हो रही थी।
दूसरा पैटर्न शांत है. मेक्सिको में एक पैकेजिंग प्लांट ने हमसे एक K-13 इकाई उद्धृत करने के लिए कहा, फिर पूछा कि वे एक मानक इकाई क्यों नहीं खरीद सकते और इसे 30% तक कम क्यों नहीं कर सकते। वे कर सकते थे - और अपने कर्तव्य के लिए, सबसे खराब फीडर पर एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर को व्युत्पन्न करना काफी सस्ता था। मुद्दा यह नहीं है कि के-रेटेड ट्रांसफार्मर हमेशा उत्तर होते हैं। मुद्दा यह है कि किसी को भी स्पेक्ट्रम और नुकसान की गणना के बिना निर्णय नहीं लेना चाहिए, क्योंकि K डिज़ाइन और व्युत्पन्न पथ दोनों संख्याओं पर निर्भर करते हैं, राय पर नहीं।
के-फैक्टर ट्रांसफार्मर की विशिष्टता कैसे तय करें: आरएफक्यू चेकलिस्ट
यदि आप किसी संयंत्र या भवन के लिए ड्राइव, यूपीएस सिस्टम या चार्जर के साथ सूखी प्रकार की इकाई खरीद रहे हैं, तो आरएफक्यू के बाहर जाने से पहले विनिर्देशन का काम होता है। पाँच वस्तुएँ इसका अधिकांश भाग कवर करती हैं:
- पहले हार्मोनिक अध्ययन चलाएँ या अनुरोध करें।ट्रांसफार्मर बस प्रति पर वर्तमान विरूपण को मापेंआईईईई 519-2022और टीडीडी और प्रमुख आदेशों को रिकॉर्ड करें - आमतौर पर 5वां, 7वां, 11वां और 13वां।
- आपूर्तिकर्ता को आपके स्पेक्ट्रम से K की गणना करने दें।आरएफक्यू के साथ अध्ययन भेजें। एके को इसलिए चुना गया क्योंकि एक अन्य संयंत्र ने इसका उपयोग किया था, यह इंजीनियरिंग के रूप में तैयार किया गया एक अनुमान है।
- कुल लागत पर व्युत्पन्न मानक के विरुद्ध K-रेटेड की तुलना करें।खरीद मूल्य, पदचिह्न, नुकसान, और जिस फ़िल्टर की आपको किसी भी तरह से आवश्यकता हो सकती है, वह सभी तुलना में शामिल हैं।
- पुष्टि करें कि प्रमाणीकरण डिज़ाइन से मेल खाता है।उत्तरी अमेरिका के लिए, पूछें कि क्या K-रेटेड इकाई के पास UL 1561 - या CSA प्रमाणीकरण के तहत UL सूची है - सटीक डिज़ाइन के लिए, न कि केवल उत्पाद परिवार के लिए।
- परीक्षण पैकेज में तापमान-वृद्धि वर्ग और एफएचएल गणना के लिए पूछें।तब आपका इंजीनियर नेमप्लेट पर भरोसा करने के बजाय रेटिंग को सत्यापित कर सकता है।
और छानने के लिए दरवाज़ा खुला रखें। यदि प्रमुख भार एक बड़ा वीएफडी क्लस्टर है, तो मानक ट्रांसफार्मर के सामने एक सक्रिय फ़िल्टर कीमत पर एक K-30 इकाई को मात दे सकता है। हम किसी भी तरह से तुलना उद्धृत करते हैं - कि ईमानदारी गलत ट्रांसफार्मर से सस्ती है।
रयान इलेक्ट्रिक का टेक
रयान इलेक्ट्रिक ने 2007 से जियांग्सू में हमारी 120,000 वर्ग मीटर की सुविधा में शुष्क प्रकार और तरल-डूबे हुए ट्रांसफार्मर का निर्माण किया है, औरके-फैक्टर ट्रांसफार्मरबिल्ड - कास्ट रेज़िन और वीपीआई - श्रेणी का एक मानक हिस्सा हैं। हमारे पोर्टफोलियो में UL, CSA, IEEE, और DEKRA प्रमाणपत्रों के साथ एक ईटन संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में, हम K प्रश्न को एक गणना के रूप में मानते हैं। हमें अपनी लोड प्रोफ़ाइल भेजें और हम आपके डिज़ाइन के लिए प्रतिबद्ध होने से पहले C57.110 हानि नंबर चलाएंगे।
यदि आप निर्दिष्ट कर रहे हैंशुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मरवीएफडी, यूपीएस रूम, ईवी चार्जर, या किसी अन्य गैर-रेखीय लोड वाली सुविधा के लिए, अपना केवीए, वोल्टेज वर्ग और हार्मोनिक डेटा साझा करेंryan-transformers.com- हमारे इंजीनियर K अनुशंसा, हानि गणना और एक यथार्थवादी कार्यक्रम के साथ वापस आएंगे। या, यदि डेटा कहता है कि एक मानक इकाई और एक फ़िल्टर बेहतर खरीदारी है, तो हम आपको वह भी बताएंगे।
लेखक के बारे में:यह लेख रेयान इलेक्ट्रिक की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया था, जो चीन के जियांग्सू में एक ईटन संयुक्त उद्यम भागीदार और यूएल/सीएसए-प्रमाणित ट्रांसफार्मर निर्माता है, जो उत्तरी अमेरिका, लैटिन अमेरिका, दक्षिण पूर्व एशिया और मध्य पूर्व में औद्योगिक, वाणिज्यिक और उपयोगिता ग्राहकों को सेवा प्रदान करता है।
