Меню

Падение напряжения трансформатора от тока

Потеря напряжения в трансформаторе

Потеря напряжения в трансформаторе

Потеря напряжения в обмотках двухобмоточного трансформаторе определяется по формулам:

где Р — активная нагрузка трансформатора, Мвт;

Q — реактивная нагрузка трансформатора, Мвар;

S — полная нагрузка трансформатора, Мва; U — напряжение на зажимах трансформатора, кв;

Uн — номинальное напряжение сети, кв;

cosj — коэффициент мощности нагрузки трансформатора;

R — активное сопротивление обмоток трансформатора;

X — реактивное сопротивление обмоток трансформатора:

В формулах (5-26) и (5-27): Sн — номинальная мощность трансформатора, Мва;

Uн.т. — номинальное напряжение обмоток трансформатора, кв;

DРк.з — потери короткого замыкания в трансформаторе, Мвт;

Ux — падение напряжения, %, в реактивном сопротивлении трансформатора, определяемое по формуле (9-7).

Дополнительно по теме

В формулах (5-24), (5-25), (5-26) и (5-27) все величины должны быть отнесены или к стороне высшего (ВН), или к стороне низшего (НН) напряжения.

В табл. 9-2 приведены значения активных и реактивных сопротивлений трансформаторов по отношению к стороне ВН. Пересчет этих сопротивлений по отношению к стороне НН производится по формулам:

где n — коэффициент трансформации трансформатора:

где — относительная величина напряжения, соответствующая данному ответвлению обмотки ВН;

— номинальный коэффициент трансформации трансформатора.

Величины потерь напряжения в трансформаторах при номинальной нагрузке и номинальном напряжении на зажимах для различных коэффициентов мощности приведены в табл. 5-29.

Таблица 5-29 Потеря напряжения, % в понижающих трансформаторах 6-35/0,4/0,23 кв при номинальной нагрузке

Источник

Определение потерь в трансформаторе

Трансформатор является прибором, который призван преобразовывать электроэнергию сети. Эта установка имеет две или больше обмоток. В процессе своей работы трансформаторы могут преобразовать частоту и напряжение тока, а также количество фаз сети.

В ходе выполнения заданных функций наблюдаются потери мощности в трансформаторе. Они влияют на исходную величину электричества, которую выдает на выходе прибор. Что собой представляют потери и КПД трансформатора, будет рассмотрено далее.

  • 1 Устройство
  • 2 Понятие потерь
    • 2.1 Магнитные потери
    • 2.2 Электрические потери
  • 3 Методика расчета
  • 4 Формула расчета
    • 4.1 Расчет для трехобмоточных трансформаторов
  • 5 Пример расчета
  • 6 Измерение полезного действия

Устройство

Трансформатор представляет собой статический прибор. Он работает от электричества. В конструкции при этом отсутствуют подвижные детали. Поэтому рост затрат электроэнергии вследствие механических причин исключены.

При функционировании силовой аппаратуры затраты электроэнергии увеличиваются в нерабочее время. Это связано с ростом активных потерь холостого хода в стали. При этом наблюдается снижение нагрузки номинальной при увеличении энергии реактивного типа. Потери энергии, которые определяются в трансформаторе, относятся к активной мощности. Они появляются в магнитоприводе, на обмотках и прочих составляющих агрегата.

Понятие потерь

При работе установки часть мощности поступает на первичный контур. Она рассеивается в системе. Поэтому поступающая мощность в нагрузку определяется на меньшем уровне. Разница составляет суммарное снижение мощности в трансформаторе.

потери электроэнергии в трансформаторах

Существует два вида причин, из-за которых происходит рост потребление энергии оборудованием. На них влияют различные факторы. Их делят на такие виды:

  1. Магнитные.
  2. Электрические.

Их следует понимать, дабы иметь возможность снизить электрические потери в силовом трансформаторе.

Магнитные потери

В первом случае потери в стали магнитопривода состоят из вихревых токов и гистериза. Они прямо пропорциональны массе сердечника и его магнитной индукции. Само железо, из которого выполнен магнитопривод, влияет на эту характеристику. Поэтому сердечник изготавливают из электротехнической стали. Пластины делают тонкими. Между ними пролегает слой изоляции.

Также на снижение мощности трансформаторного устройства влияет частота тока. С ее повышением растут и магнитные потери. На этот показатель не влияет изменение нагрузки устройства.

Электрические потери

Снижение мощности может определяться в обмотках при их нагреве током. В сетях на такие затраты приходится 4-7% от общего количества потребляемой энергии. Они зависят от нескольких факторов. К ним относятся:

  • Электрическая нагрузка системы.
  • Конфигурация внутренних сетей, их длина и размер сечения.
  • Режим работы.
  • Средневзвешенный коэффициент мощности системы.
  • Расположение компенсационных устройств.
Читайте также:  Каким цветом обозначаются шины при постоянном токе

Потери мощности в трансформаторах являются величиной переменной. На нее влияет показатель квадрата тока в контурах.

Методика расчета

Потери в трансформаторах можно рассчитать по определенной методике. Для этого потребуется получить ряд исходных характеристик работы трансформатора. Представленная далее методика применяется для двухобмоточных разновидностей. Для измерений потребуется получить следующие данные:

  • Номинальный показатель мощности системы (НМ).
  • Потери, определяемые при холостом ходе (ХХ) и номинальной нагрузке.
  • Потери короткого замыкания (ПКЗ).
  • Количество потребленной энергии за определенное количество времени (ПЭ).
  • Полное количество отработанных часов за месяц (квартал) (ОЧ).
  • Число отработанных часов при номинальном уровне нагрузки (НЧ).

Получив эти данные, измеряют коэффициент мощности (угол cos φ). Если же в системе отсутствует счетчик реактивной мощности, в расчет берется ее компенсация tg φ. Для этого происходит измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Это значение переводят в коэффициент мощности.

потери в трансформаторе

Формула расчета

Коэффициент нагрузки в представленной методике будет определяться по следующей формуле:

К = Эа/НМ*ОЧ*cos φ, где Эа – количество активной электроэнергии.

Какие потери происходят в трансформаторе в период загрузки, можно просчитать по установленной методике. Для этого применяется формула:

П = ХХ * ОЧ * ПКЗ * К² * НЧ.

Таблица потерь в трансформаторе

Расчет для трехобмоточных трансформаторов

Представленная выше методика применяется для оценки работы двухобмоточных трансформаторов. Для аппаратуры с тремя контурами необходимо учесть еще ряд данных. Они указываются производителем в паспорте.

В расчет включают номинальную мощность каждого контура, а также их потери короткого замыкания. При этом расчет будет производиться по следующей формуле:

Э = ЭСН + ЭНН, где Э – фактическое количество электричества, которое прошло через все контуры; ЭСН – электроэнергия контура среднего напряжения; ЭНН – электроэнергия низкого напряжения.

потери мощности в трансформаторе

Пример расчета

Чтобы было проще понять представленную методику, следует рассмотреть расчет на конкретном примере. Например, необходимо определить увеличение потребления энергии в силовом трансформаторе 630 кВА. Исходные данные проще представить в виде таблицы.

Обозначение Расшифровка Значение
НН Номинальное напряжение, кВ 6
Эа Активная электроэнергия, потребляемая за месяц, кВи*ч 37106
НМ Номинальная мощность, кВА 630
ПКЗ Потери короткого замыкания трансформатора, кВт 7,6
ХХ Потери холостого хода, кВт 1,31
ОЧ Число отработанных часов под нагрузкой, ч 720
cos φ Коэффициент мощности 0,9

На основе полученных данных можно произвести расчет. Результат измерения будет следующий:

% потерь составляет 0,001. Их общее число равняется 0,492%.

Диаграмма потерь в трансформаторе

Измерение полезного действия

При расчете потерь определяется также показатель полезного действия. Он показывает соотношение мощности активного типа на входе и выходе. Этот показатель рассчитывают для замкнутой системы по следующей формуле:

КПД = М1/М2, где М1 и М2 – активная мощность трансформатора, определяемая измерением на входном и исходящем контуре.

Выходной показатель рассчитывается путем умножения номинальной мощности установки на коэффициент мощности (косинус угла j в квадрате). Его учитывают в приведенной выше формуле.

В трансформаторах 630 кВА, 1000 кВА и прочих мощных устройствах показатель КПД может составлять 0,98 или даже 0,99. Он показывает, насколько эффективно работает агрегат. Чем выше КПД, тем экономичнее расходуется электроэнергия. В этом случае затраты электроэнергии при работе оборудования будут минимальными.

Рассмотрев методику расчета потерь мощности трансформатора, короткого замыкания и холостого хода, можно определить экономичность работы аппаратуры, а также ее КПД. Методика расчета предполагает применять особый калькулятор или производить расчет в специальной компьютерной программе.

Источник

Потери напряжения в трансформаторе, их определение. Падения напряжения.

date image2018-01-21
views image3054

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Потеря напряжения в обмотках двухобмоточного трансформаторе определяется по формулам:

где Р — активная нагрузка трансформатора, Мвт;
Q — реактивная нагрузка трансформатора, Мвар;
S — полная нагрузка трансформатора, Мва; U — напряжение на зажимах трансформатора, кв;
Uн — номинальное напряжение сети, кв;
cosj — коэффициент мощности нагрузки трансформатора;
R — активное сопротивление обмоток трансформатора;

X — реактивное сопротивление обмоток трансформатора:

В формулах (5-26) и (5-27):

Sн — номинальная мощность трансформатора, Мва;
Uн.т. — номинальное напряжение обмоток трансформатора, кв;
DРк.з — потери короткого замыкания в трансформаторе, Мвт;
Ux — падение напряжения, %, в реактивном сопротивлении трансформатора, определяемое по формуле.

В формулах (5-24), (5-25), (5-26) и (5-27) все величины должны быть отнесены или к стороне высшего (ВН), или к стороне низшего (НН) напряжения.
В таблице приведены значения активных и реактивных сопротивлений трансформаторов по отношению к стороне ВН. Пересчет этих сопротивлений по отношению к стороне НН производится по формулам:

где n — коэффициент трансформации трансформатора:

где — относительная величина напряжения, соответствующая данному ответвлению обмотки ВН;
— номинальный коэффициент трансформации трансформатора.
Величины потерь напряжения в трансформаторах при номинальной нагрузке и номинальном напряжении на зажимах для различных коэффициентов мощности приведены в таблице.

Обычно падение напряжения в трансформаторе определяется разностью вторичного напряжения трансформатора при холостом ходе U20 и в режиме нагрузки в процентах по отношению к :

При холостом ходе отсутствуют падения напряжения в обмотках трансформатора. Поэтому, приняв , получим

Эта величина называется относительной потерей напряжения. Ввиду того, что можно приближенно за модуль принять его проекцию на направление вектора , т.е. отрезок .

При номинальной нагрузке

Uka= и Ukr= % — активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания в процентах от U.

Для относительного падения напряжения, соответствующего току I1 получаем

42. Трехфазные трансформаторы. Соединения обмоток, влияние соединения обмоток на токи и напряжения.

Трехфазный ток можно трансформировать тремя совершенно отдельными однофазными трансформаторами (по схемам звезда, зигзаг, треугольник). В этом случае обмотки всех трех фаз магнитно не связаны друг с другом: каждая фаза имеет свою магнитную цепь. Но тот же трехфазный ток можно трансформировать и одним трехфазным трансформатором, у которого обмотки всех трех фаз магнитно связаны между собою, так как имеют общую магнитную цепь.

При такой конструкции потоки в ярмах равны половине потока в стержнях.

Устройство и особенности трехфазных трансформаторов. Обмотки трехфазного трансформатора расположены на стержнях так же, как и в однофазном трансформаторе, т.е. обмотки низшего напряжения НН размещаются ближе к стержню, а обмотки высшего напряжения ВН—на обмотках низшего напряжения.

Источник



ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ТРАНСФОРМАТОРЕ

Падением напряжения в трансформаторе называют арифметическую разность между вторичными напряжениями трансформатора при холостом ходе и при номинальном токе нагрузки, когда первичное напряжение постоянно и равно номинальному, а частота также постоянна и равна номинальной. Определяеться по формуле:

-коэффициент нагрузки

Uка — активная составляющая напряжения КЗ

Uкр – реактивная составляющая напряжения КЗ

ПОТЕРИ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА. КПД.

— потери в стали ( постоянные потери)

— потери при номинальных токах ( переменные потери)

КПД:

Как и для других электрических машин, максимум КПД трансформатора наступает при равенстве переменных потерь к постоянным. Максимуму КПД не соответствует минимум потерь мощности в нем. С увеличением нагрузки суммарные потери мощности только увеличиваются в то время, как КПД до равенства потерь постоянных переменных возрастает, а дальше постепенно уменьшается.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРАНСФОРМАТОРОВ.

График потребления электрической энергии неравномерный как в течении суток, так и в течении года. Суточный график потребления и имеет 2 максимума : утренний и вечерний. Для лучшего использования трансформаторной мощности и для обеспечения надежности электроснабжения вместо одного трансформатора большой мощности устанавливаются 2 трансформатора меньших мощностей.

Параллельная работа – это когда иметься электрическое соединение первичных и вторичных обмоток трансформаторов. Длялучшего протекания параллельной работы трансформатора необходимо выполнить опрделенные условия: Ктр1тр2 ; Uk1=Uk2; группы соединений должны совпадать.

Допускается включение на параллельную работу трансформаторов при неравенстве Ктр, отличающихся на 0,5% от их среднего значения.

Допускается включение на параллельную работу при неравенстве Uк не более чем на 10% от их среднего арифметического значения.

При неравенстве Ктр и групп соединений трансформатора протекают уравнительные токи в несколько раз превышающие номинальные токи. В связи с этим, включение на параллельную работу с различными группами соединений запрещено.

При неравенстве Uк нагрузка на работающих трансформаторах распределяется неравномерно.

АВТОТРАНСФОРМАТОР

Такой трансформатор у которого есть эл. Связь между обмотками высшего и низшего напряжений.

x
A
a
U2
U1

В автотрансформаторе мощность с одной обмотки на другую передается частично по эл путям. Частично эл-магн путем как в обычном трансфораторе. Чем больше мощность передаваемая эл путем тем более выгодный автотрансф по сравнению с обычным.

Выгодность применения автотр по сравн с обычным

2 4 5 … 10

0,5 0,75 0,8 … 0,9

Чем меньше тем более выгоден автотрансф по сравн с обычным 3-х ф трансф

-меньше потери в меди

Изоляция обмоток высшего и низшего напр должна быть одного класса

-для пуска в ход асинхр двигателя

-в энергосист для связи 110/220,220/380

ЗВЕЗДА ФАЗОВЫХ ЭДС И МНОГОУГОЛЬНИК ЭДС.

ЭДС секций

ЭДС ОБМОТКИ ЯКОРЯ

Е=Вδ*l*υ ; где υ — скорость движения проводника. ; n-частота вращения

N — полное число проводников обмотки якоря; N/2а — число проводников в1 витке

2а — число ветвей обмотки

;

—магнитный поток в воздушном зазоре

—конструктивная постоянная по ЭДС

Для получения максимального по величине ЭДС на зажимах генератора щетки должны располагаться по линиям геометрических нейтралей. В ином случае ЭДС на зажимах генератора всегда будет меньше.

МДС В ВОЗДУШНОМ ЗАЗОРЕ

Вр—ширина полюса, t—полюсное деление

Фактически воздушный зазор под полюсом неодинаковый: под центром полюса меньше, по краям больше. В связи с этим магнитный поток по обмотке якоря на расстоянии полюсного деления располагается по трапециидальному закону. Для упрощения расчетов трапеция заменяется равновеликим прямоугольником с основанием Врi и высотой Вδ

a’= Врi/t a’—расчетный коэффициент полюсной дуги. При расчете a’ задается в справочнике.

МДС в воздушном зазоре для гладкого якоря.

Фактически якорь зубчатый обладает большим сопротивлением чем гладкий якорь. В электрических машинах это учитывается коэффициентом зазора Кδ (коэффициент Картера) Кδ= (t1+10δ)/ (bZ1+10δ)

t1—зубцовый шаг по окружности якоря; bZ1—ширина зубца по окружности якоря.

Приведенный воздушный зазор δ’= Кδ

Fδ=2Ф*δ’/(a’*t*l’*mо)

Источник