I det praktiske arbejde med transformervalg ligger der ofte et grundlæggende, men afgørende spørgsmål for ingeniører og indkøb: om man skal vælge enenkeltfaset-transformatoreller atrefaset transformer? Selvom disse to typer transformere arbejder efter samme princip og følger loven om elektromagnetisk induktion, har de væsentlige forskelle i struktur, effektivitet, anvendelsesscenarier og økonomi. En enkeltfaset-transformator har kun ét sæt jernkerne og vikling, der bruges til enkeltfasede AC-kredsløb; En tre-fasetransformator består af tre enkeltfasede viklinger, der deler en tresøjlet jernkerne, der bruges i tre-vekselstrømssystemer. Forståelse af forskellen mellem de to vedrører ikke kun, om udstyret kan opfylde belastningskravene, men påvirker også driftseffektiviteten, strømkvaliteten og investeringsomkostningerne for hele strømforsyningssystemet. Så hvad er fordelene og ulemperne ved henholdsvis enkelt-transformatorer og tre-fasede transformere? Hvilke specifikke elektriske scenarier gælder de for? Hvordan træffer man passende valg i egentlige projekter?
Strukturelt er jernkernen i en enkeltfaset-transformator sædvanligvis i form af en mund eller skal, med en enkel og kompakt struktur, relativt lille volumen og vægt, nem at transportere og installere og kan endda hænges direkte på en brugsstang. En trefaset transformer integrerer viklingerne af tre faser på den samme jernkerne, med de tre jernkernesøjler arrangeret i en ligesidet trekant og forbundet med jernåg for at danne et lukket magnetisk kredsløb. Dette fælles kernedesign øger væsentligt materialeudnyttelsesgraden for tre-fasetransformatorer sammenlignet med enkelt-fasetransformatorer - sammenlignet med en tre-fasegruppe bestående af tre enkeltfasede transformatorer med samme kapacitet, en trefaset transformator kan spare omkring 20 til 30 procent af materialet og reducerer ledningen og reducerer ledningstabet og reducerer fodaftryk. Derfor har trefasede transformatorer naturlige økonomiske fordele i høj-kapacitet og stor-strømforsyningsscenarier.
Med hensyn til driftsydelse tilpasser tre-transformatorer og enkeltfasede transformatorer sig til vidt forskellige belastningskarakteristika. En tre-fasetransformator kan udsende tre-faset symmetrisk spænding med en faseforskel på 120 grader, som direkte kan drive industrielt kerneudstyr såsom tre-fasede asynkronmotorer, frekvensomformere, ensrettere osv. og kan også levere en-faset strømforsyning ved samme ledningsudgang eller stjernetilslutning. Når den trefasede belastning er afbalanceret, fungerer den trefasede transformator mest effektivt, den neutrale linjestrøm er tæt på nul, den sammensatte magnetiske flux i jernkernen er konstant, og hysteresen og hvirvelstrømtabene er også på et lavt niveau. Hvis den trefasede belastningsubalance overstiger en vis grænse, vil det forårsage trefasespændingsasymmetri og nulpunktsafvigelse, hvilket vil påvirke udstyrets normale drift og øge linjetab. En enkeltfaset-transformator har ikke problemet med tre-fase ubalance - den bruges oprindeligt til enfaset-belastning og skal kun fokusere på spændingen og strømkvaliteten af én fase. Med hensyn til spændingsregulering er trinkoblerdriften af enfasede transformatorer enklere, men i situationer, der kræver tre-faset elektricitet med stor kapacitet, skal tre enkeltfasede transformatorer bruges parallelt, hvilket ikke kun øger omkostningerne og fodaftrykket, men også kræver fasekoordinering og udgangskonsistensjustering af driften blandt de tre enheder betydeligt, hvilket øger driften af de tre enheder betydeligt.
Fra et effektivitetsperspektiv har en trefaset transformer med samme samlede kapacitet normalt højere effektivitet end en kombination af tre enkeltfasede transformatorer, fordi den fælles kerne reducerer længden af det magnetiske kredsløb og afstanden mellem samlingerne, hvilket resulterer i mindre excitationsstrøm og lavere jerntab. I industrielle miljøer med høje belastningshastigheder vil driftsomkostningsfordelen ved trefasede transformatorer blive yderligere forstærket. Effektiviteten af enfasede transformatorer adskiller sig ikke meget fra den for tre-fasede transformatorer, når kapaciteten er lille (såsom flere titusinder af kilovolt ampere eller mindre), men efterhånden som kapaciteten stiger, stiger materialeforbruget pr. kapacitetsenhed, og økonomien halter gradvist bagefter tre-faseskemaet. Dette forklarer, hvorfor tre-fasetransformatorer næsten dominerer området for distribution og transmission med høj-kapacitet.
Så hvad er værdien af eksistensen af enkeltfasede transformatorer-? Dens kernefordele ligger i fleksibilitet og god tilpasningsevne til enkeltfasede belastninger. I mange scenarier er det elektriske udstyr i sig selv en-faset - såsom belysning, køleskabe, klimaanlæg, fjernsyn samt gadelamper, signallys, små landbrugsmaskiner osv. i boliger. For denne type belastning er den enkleste og mest direkte løsning at bruge en enkelt-faset transformer direkte til at trække strøm fra det enkeltfasede-net, eller at trække enfaset strøm fra en fase af en trefaset-transformator. Især i fjerntliggende områder har strømforsyningsnetværket muligvis kun enfasede-ledninger, eller brugere har kun brug for en lille-enfaset strøm. I dette tilfælde er en enfaset transformer med lille kapacitet- tilstrækkelig til at løse problemet. Derudover er enfasede transformatorer i vid udstrækning brugt i trækkraftforsyningssystemet på elektrificerede jernbaner, da luftkontaktsystemet kræver enfaset vekselstrøm. Det tre-fasede elnet omdannes til to enkeltfasede-strømledninger gennem Scott-forbindelse eller Vv-forbindelse for at forsyne op- og nedtogene. I nogle scenarier med høj pålidelighed, der kræver N-1 redundans, såsom delvise strømforsyninger i datacentre eller hospitaler, bruges tre enkeltfasede transformatorer til at danne en tre-fasegruppe. I tilfælde af fejl i en af transformatorerne, kan en V-V-forbindelse bruges til at opretholde tre-strømforsyning (reducere kapaciteten til to-tredjedele), hvilket er mere fleksibelt end et fuldstændigt strømafbrydelse, efter at hele den trefasede transformator er beskadiget. Denne tilgang er dog kun vedtaget i specifikke situationer med høj pålidelighed, og generelle industrielle brugere vil ikke opgive trefasede transformere for redundans.
Ved sammenligning af anvendelsesscenarier kan grænsen mellem de to defineres klart. Trefasede transformatorer er standardudstyr inden for industriel fremstilling, strømnettets rygrad, store kommercielle komplekser og centraliserede nye energikraftværker -, der næsten altid bruges på steder, der kræver tre-fasemotorer, høj-udstyr med variabel frekvens, centrale klimaanlæg og distribution af offentligt elnet. Enkeltfasede transformere dominerer i scenarier som strømforsyning til boliger, gadebelysning, jernbanetrækkraft, instrumenterings- og kontroltransformatorer og landbrugsstrømdistribution med lille kapacitet. I urbane boligområder bruges en trefaset distributionstransformator normalt til at reducere 10kV til 400V og introduceres derefter til hver husstand gennem trefaseledninger og en neutralledning. Hver husstand tager elektricitet fra én fase og deler den neutrale linje, som ikke kun opfylder den overordnede balance mellem de tre faser, men også opnår enfaset husstandsstrømforsyning. Det vil sige, enfasede transformatorers rolle er ikke altid uafhængig. I langt de fleste moderne strømforsyningssystemer er de erstattet af tre-fasetransformatorer og lav{15}}distributionsnetværk og vises kun som selvstændige enheder i specifikke terminaler eller specielle applikationer.
For udenrigshandelspersonale fra transformatorfremstillingsvirksomheder skal de, når de anbefaler produkter til kunder, hjælpe kunderne med at besvare følgende spørgsmål: Er strømforsyningen til det elektriske udstyr enfaset-eller tre-faset? Hvis der er begge, hvad er den samlede tre-fasekapacitet og den samlede enkeltfasede-kapacitet? Er der allerede en tre-strømforsyning på stedet? Hvad er kravene til strømforsyningsafstand og spændingsfald? Hvad er det fremtidige udvidelsesrum for kapacitet? Er kundens budget og installationsplads tilstrækkelig? I de fleste tilfælde er den foretrukne løsning til at levere strøm til nybyggede fabrikker, indkøbscentre, kontorbygninger eller boligområder utvivlsomt en tre-faset distributionstransformator, da hele lav-systemet kræver et tre-faset fireledersystem for at imødekomme både strøm- og belysningsbehov. Kun når kunden udtrykkeligt angiver, at der kun er en enkelt-fasebelastning, eller selve strømforsyningsnetværket er en enkelt-faset linje, bør en enkeltfaset-transformator anbefales. Hvis f.eks. kunstvandingspumperne og en lille mængde belysning på en fjerntliggende gård alle er enfaset-udstyr, og det lokale elnet kun leverer enfasede-ledninger, så er en enkeltfaset-transformator på en stang det mest økonomiske og rimelige valg.
Med hensyn til eksportcertificering skal både enkelt-- og trefasede transformatorer- følge standardsystemet for målmarkedet. IEC 60076-serien gælder for begge, men præstationstesten er den samme. Der er små forskelle i UL/CSA-certificering for enfasede distributionstransformatorer (sædvanligvis med en kapacitet, der ikke overstiger 100kVA) og tre-fasede distributionstransformatorer på det nordamerikanske marked, og det er nødvendigt at bekræfte de gældende standardversioner separat (såsom UL 1561 til tørformål{{10}, inkl. og tre-faset). Energieffektivitetskrav kan ikke ignoreres - US DOE har sat tabsgrænser for både enfasede og tre-fasede distributionstransformatorer, og EU's ErP-direktiv dækker også to typer produkter. Når du eksporterer små transformere såsom kontroltransformatorer og isolationstransformatorer, skal enfasede transformatorer også opfylde specialiserede standarder såsom IEC 61558-serien. Uanset typen er udførelse af produktdesignbenchmarking og typetestning på forhånd for at sikre overholdelse af de obligatoriske certificerings- og energieffektivitetsmærkningsbestemmelser i importlandet en forudsætning for smidig toldbehandling og opnåelse af kundernes tillid.
Sammenfattende har enkelt-transformatorer og tre-transformatorer hver deres uerstattelige tekniske og økonomiske placering. Trefasede transformatorer dominerer opstrøms- og midtstrømsforbindelserne fra elproduktion til distribution, såvel som det store flertal af industrielle brugere, på grund af deres fordele med høj effektivitet, kompakthed og stor kapacitet; Enkeltfasede transformatorer betjener enkeltfasede belastningsterminaler og specielle trækfelter med deres fordele i form af enkelhed, fleksibilitet og lave omkostninger. Der er ingen transformer, der kan dominere verden. Essensen af udvælgelsen er at matche belastningskarakteristika, strømforsyningsbetingelser og økonomisk budget. Når kunder står over for dilemmaet om, hvorvidt de skal bruge en-faset eller tre-faset, som professionelt udenrigshandelspersonale, er det bedste råd først at sortere listen over alt elektrisk udstyr på stedet, beregne forholdet mellem tre-faset og enfaset-enfaset belastning og derefter kombinere den nuværende situation i forhold til ovenstående strømforsyningsplan og udvidelsesplanen for at sammenligne ovennævnte mål for strømforsyningsfordelene. ulemper ved de to transformere én efter én. Svaret vil naturligvis fremgå af dataene.
