Calcolatore delle perdite del trasformatore

Usa le perdite a vuoto e quelle a carico alla corrente nominale riportate nel verbale di prova del trasformatore. Sposta il punto di carico per vedere l’effetto quadratico della corrente e il punto in cui le due perdite si eguagliano.

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Perdite a vuoto1340Perdite a carico alla corrente nominale12.500
0%100%Perdite (W)
Carico del trasformatore0Perdite totali1340
A vuoto: 1340 WA carico: 0 W

Le due componenti delle perdite sono uguali al 32,74% del carico. A fattore di potenza positivo costante, questo è il punto di massimo rendimento del modello.

Verifica la corrente del trasformatore

Dati di prova del produttore
kVA
W

Solo perdite dipendenti dal carico, non le perdite totali a pieno carico.

W
Punto di funzionamento
%
h
unità monetarie/kWh

Perdite totali del trasformatore

1340W

0% della potenza nominale di 1000 kVA, con fattore di potenza 0,9.

Rendimento a questo carico
0%
Energia dissipata nelle ore indicate
11.738 kWh
Costo dell'energia dissipata
2348 unità monetarie

Perdite calcolate a tensione, frequenza e temperatura di riferimento costanti. Armoniche, ausiliari di raffreddamento e variazioni di temperatura non sono modellati. Per carichi variabili, calcolare separatamente ciascun periodo.

Come viene calcolato
  1. Perdite totali = perdite a vuoto + perdite a carico nominale × frazione di carico²=1340 + 12.500 × (0 ÷ 100)²=1340 W
  2. Energia dissipata = potenza delle perdite × ore sotto tensione ÷ 1.000=1340 × 8760 ÷ 1000=11.738 kWh

Le perdite a vuoto di 1340 W sommate alle perdite a carico di 0 W danno 1340 W complessivi.

Suggerimento: Se il carico varia, calcola l’energia dissipata in ogni intervallo e somma i risultati. Elevare al quadrato il carico medio di solito sottostima le perdite.

Separa le due componenti delle perdite

Un trasformatore sotto tensione assorbe potenza anche quando il secondario non alimenta alcun carico. Le perdite a vuoto sono circa costanti a tensione e frequenza nominali; quelle a carico aumentano approssimativamente con il quadrato della corrente.

Usa le perdite riportate nel verbale di prova del trasformatore alla temperatura di riferimento. La curva interattiva mostra l’effetto della frazione di carico sulle perdite totali e sul rendimento. Non giustifica il sovraccarico e non certifica la conformità ai requisiti di rendimento.

Perdite a vuoto

P₀ = perdite a vuoto misurate dal produttore

Queste perdite persistono finché il trasformatore è sotto tensione, anche con potenza utile nulla. Non si moltiplicano per la frazione di carico. I periodi senza tensione vanno esclusi dalle ore sotto tensione inserite.

Perdite a carico

Pk = perdite a carico nominali × frazione di carico²

Inserisci le perdite dipendenti dal carico misurate alla corrente nominale, non le perdite totali a pieno carico. Il modello assume una temperatura di riferimento costante e non stima le perdite da armoniche o raffreddamento ausiliario.

Rendimento

Rendimento = potenza utile in kW / (potenza utile in kW + perdite in kW)

La potenza attiva utile dipende dalla frazione di carico in kVA e dal fattore di potenza. In questo modello la stessa corrente di carico produce le stesse perdite a fattori di potenza diversi, ma cambia la potenza attiva utile.

Energia durante un periodo

Energia dissipata = perdite in W × ore / 1000

Se il carico varia, calcola ogni periodo e somma i risultati. Metà del tempo a vuoto e metà a pieno carico produce più perdite a carico rispetto a un carico costante del 50%. Il quadrato della media nasconde questa differenza.

Esempi: Perdite del trasformatore

Esempio del produttore a metà carico

L’esempio di calcolo Schneider Electric usa 1340 W di perdite a vuoto e 12.500 W di perdite a carico nominali. Al 50% del carico, la componente dipendente dal carico è 3125 W: le perdite totali sono quindi 4465 W. Con un fattore di potenza di 0,9, la potenza utile è 450 kW e il rendimento è circa il 99,018%. In 8760 ore a quel carico costante le perdite sono 39.113,4 kWh.

Perdite totali del trasformatore 4465 W Apri nella calcolatrice

Sotto tensione senza potenza utile

Le perdite a carico diventano zero, ma persistono i 1340 W di perdite a vuoto. In 8760 ore equivalgono a 11.738,4 kWh. Non sono le perdite di un trasformatore scollegato e senza tensione.

Perdite totali del trasformatore 1340 W Apri nella calcolatrice

Domande su Perdite del trasformatore

Posso inserire le perdite totali a pieno carico nel campo delle perdite a carico?

No. Se il verbale riporta solo le perdite combinate, sottrai prima le perdite a vuoto. Altrimenti il calcolatore le conteggia due volte.

Perché il rendimento massimo è vicino al punto in cui le perdite a vuoto e a carico si eguagliano?

Con un fattore di potenza fisso e questi coefficienti di perdita costanti, la derivata raggiunge un massimo quando le due componenti delle perdite sono uguali. Temperatura reale, armoniche e carichi ausiliari possono spostare il punto di funzionamento ottimale.

Posso inserire la frazione di carico media annuale?

Solo se è sufficiente un’approssimazione a carico costante. Se il profilo varia, somma le perdite calcolate per i singoli intervalli. La media dei quadrati della corrente di solito supera il quadrato della corrente media.

Questo calcolo determina il riscaldamento del trasformatore?

No. Le perdite in watt sono una fonte di calore, ma il riscaldamento dipende anche da raffreddamento, involucro, condizioni ambientali e costanti di tempo termiche. Usa i dati termici del produttore per questa valutazione.

Limiti di questo risultato

  • Presuppone tensione e frequenza nominali, corrente sinusoidale e temperatura di riferimento del verbale di prova. Esclude la variazione della resistenza con la temperatura, le armoniche e gli ausiliari di raffreddamento.
  • Le perdite dell’esempio provengono da un calcolo del produttore; non rappresentano tutti i trasformatori da 1000 kVA. Usa il verbale di prova del tuo apparecchio.
  • Tutte le ore inserite corrispondono al carico scelto con il trasformatore sotto tensione. In questo modello, le ore senza tensione non producono perdite a vuoto. Il prezzo è espresso nella valuta scelta, al netto di imposte e costi fissi.

Guide correlate

Fonti

  1. Transformer heat loss at percentage loads (si apre in una nuova scheda) Schneider Electric, FA132857, updated October 2024
  2. Obtaining transformer loss-test data (si apre in una nuova scheda) Schneider Electric, FA100136, updated October 2024