Leistungsparameter und ihre Auswirkungen auf die Kosten

1.Kurzschlussimpedanz

Die Kurzschlussimpedanz beeinflusst die Spannungsregelung und die Blindleistungsverluste von Transformatoren. Eine höhere Kurzschlussimpedanz verbessert die Spannungsregelung, führt jedoch zu einem größeren Kurzschlussstrom, der sich auf das Stromnetz und das Stromsystem auswirkt. Bei Manteltransformatoren ermöglicht das Vorhandensein der Amperewindungen der Wicklung eine gewisse Flexibilität bei der Kurzschlussimpedanz ohne wesentliche Kostenänderungen.

2. Lastverluste

 Zu den Lastverlusten zählen Gleichstromwiderstandsverluste, Wirbelstromverluste in Leitern, Umlaufstromverluste zwischen parallelen Leitern und Streuverluste in Strukturkomponenten.

(1) DC-Widerstandsverluste: Eine Vergrößerung der Querschnittsfläche von Leitern zur Reduzierung von DC-Widerstandsverlusten erhöht das Wicklungsvolumen und die Leiterlänge, was zu höheren Herstellungskosten führt.

(2) Wirbelstromverluste in Leitern: Techniken wie die parallele Anordnung, Kombination oder Vertauschung von Leitern können Wirbelstromverluste reduzieren, aber möglicherweise die Herstellungskosten erhöhen.

(3) Umlaufstromverluste zwischen parallelen Leitern: Maßnahmen zur Reduzierung von Umlaufstromverlusten zwischen parallelen Leitern und Streuverlusten in Strukturkomponenten können zu erhöhten Herstellungskosten führen.

(4) Streuverluste in Strukturkomponenten: Streuverluste, die einen Teil der Gesamtverluste in großen Transformatoren ausmachen, können wirksam reduziert werden, indem an der Tankwand und den Klemmen eine magnetische oder elektromagnetische Abschirmung angebracht wird. Der Einsatz verlustarmer magnetischer Materialien in Strukturbauteilen kann Streuverluste weiter verringern, diese Maßnahmen können jedoch mit höheren Herstellungskosten verbunden sein.

3. Leerlaufverluste

Die Leerlaufverluste von Transformatoren bestehen hauptsächlich aus Kernverlusten, einschließlich Hystereseverlusten und Wirbelstromverlusten. Um Leerlaufverluste zu reduzieren, ist es notwendig, die magnetische Flussdichte zu verringern, was zu einem erhöhten Magnetmaterialverbrauch führen kann. Alternativ erhöht die Verwendung hochpermeabler, verlustarmer magnetischer Materialien oder dünnerer magnetischer Materialien auch die Herstellungskosten des Transformators. Zu dünne magnetische Materialien könnten jedoch die Ebenheit von Siliziumstahlblechen beeinträchtigen und die mechanische Festigkeit des Kerns schwächen.

4. Schallpegel

Um sicherzustellen, dass der Schallpegel von Transformatoren unter dem Normwert liegt, können Hersteller spezielle Konstruktionsmethoden und -maßnahmen anwenden. Dazu können die Reduzierung der gewählten magnetischen Flussdichte, der Einsatz spezieller Wickel- und Spannverfahren, die Implementierung entsprechender Schwingungsreduzierungsstrukturen und die Auswahl geräuscharmer Lüfter gehören. Diese Maßnahmen tragen jedoch zu erhöhten Herstellungskosten bei. Daher sollte bei der Entscheidung für rauscharme Transformatoren eine wirtschaftliche Analyse durchgeführt werden. In bestimmten Fällen kann es eine kostengünstigere Lösung sein, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, beispielsweise die Installation von Isolierwänden am Installationsort des Transformators.

5. Zusammenhang zwischen Transformatorkapazität, Gewicht, Größe und Leistung

Unter dem gleichen Spannungspegel, der gleichen Kurzschlussimpedanz, der gleichen Strukturform, den gleichen Konstruktionsprinzipien, der gleichen Leiterstromdichte und der gleichen magnetischen Flussdichte im Kern weisen Transformatoren unterschiedlicher Kapazität die folgenden ungefähren Beziehungen auf:

(1) Die Transformatorkapazität ist proportional zur vierten Potenz der linearen Abmessungen.

(2) Das effektive Materialgewicht des Transformators ist proportional zur 3/4-Leistung der Kapazität.

(3) Der effektive Materialverbrauch pro Kapazitätseinheit ist proportional zur -1/4 Potenz der Kapazität.

(4) Wenn die Stromdichte des Leiters und die magnetische Flussdichte des Kerns konstant bleiben, sind die Verluste an effektivem Material proportional zur 3/4-Leistung der Kapazität.

(5) Verluste pro Kapazitätseinheit des Transformators sind proportional zur -1/4 Leistung der Kapazität.

(6) Die Herstellungskosten von Transformatoren sind proportional zur 3/4-Potenz der Kapazität. Daher ist die Wahl eines einzelnen Transformators mit großer Kapazität unter gleichen Lastbedingungen wirtschaftlicher als die Verwendung mehrerer Transformatoren mit kleiner Kapazität.

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