В статье рассмотрим потери холостого хода силового трансформатора, акцентируя внимание на вихревых токах, которые определяют эффективность трансформаторов. Понимание этих процессов важно для оптимизации работы электрических сетей и повышения надежности энергоснабжения. Представим таблицы с данными о потерях и методику расчета холостого хода трансформатора, что будет полезно специалистам и студентам в области электротехники.
Испытание силовых трансформаторов 6-10 кВ..
С помощью измерительных устройств контролируются электрические параметры конструкции.
Компания «Н-ТЭЛ» предлагает учесть эти аспекты для правильного выбора и заказа АУКРМ, а также для точного расчета срока окупаемости ее внедрения.
В трансформаторных обмотках потери аналогичны потерям в кабелях и зависят от нагрузки трансформаторов и их паспортной мощности короткого замыкания Pк.з.
Расчеты потерь должны проводиться для каждой конкретной системы электроснабжения, так как они существенно влияют на срок окупаемости при выборе и покупке АУКРМ.
Проблема оплаты за потребляемую реактивную энергию в режиме холостого хода трансформаторов актуальна при следующих условиях:
1) Загрузка питающих трансформаторов не превышает 0,3 от их номинальной мощности;
2) Счетчики коммерческого учета реактивной энергии установлены на высоковольтной стороне питающих трансформаторов.
Компания «Н-ТЭЛ» предлагает решение этой проблемы через модификации регуляторов, подключаемых к высоковольтной стороне питающего трансформатора.
Точность регулирования означает способность АУКРМ поддерживать необходимый cosφ в любой момент, независимо от изменений в системе. На точность влияют два основных фактора:
1) Размер минимальной ступени АУКРМ;
2) Быстродействие АУКРМ, то есть временной интервал между изменением реактивной мощности в системе и реакцией АУКРМ.
Эксперты в области электротехники подчеркивают, что потери холостого хода силового трансформатора, в частности, вихревые токи, играют ключевую роль в его эффективности. Вихревые токи возникают в магнитных материалах трансформатора и приводят к дополнительным потерям энергии, что может значительно снизить общую производительность устройства. Специалисты рекомендуют использовать материалы с низкой проводимостью для уменьшения этих потерь. Также важным аспектом является оптимизация конструкции трансформатора, что позволяет минимизировать вихревые токи. В результате, правильный выбор материалов и технологий может существенно повысить эффективность трансформаторов, что особенно актуально в условиях растущих требований к энергосбережению и устойчивому развитию.
Про потери холостого хода трансформаторов, двигателей и т. п.
| Толщина листа, мм | Коэффициент заполнения поперечного сечения стержня сталью | Изоляция между листами |
| 0,5 0,35 0,2 0,1 | 0,92 0,86 0,76 0,65 | лак – – – |
для однофазных стержневых трансформаторов для однофазных броневых трансформаторов для трехфазных стержневых трансформаторов С 0,6 С 0,7 С 0,4.
| Источник потерь холостого хода | Тип потерь | Зависимость от параметров трансформатора |
|---|---|---|
| Магнитопровода | Потери в стали (вихревые токи и гистерезис) | Пропорциональны частоте и квадрату магнитной индукции, зависят от материала магнитопровода, его массы и толщины пластин |
| Обмотки | Потери в обмотках (вихревые токи) | Пропорциональны квадрату частоты и квадрату тока холостого хода, зависят от сопротивления обмоток и их геометрии |
| Механические части | Потери на трение в подшипниках (незначительные) | Зависят от конструкции и состояния подшипников, скорости вращения (если есть вентилятор) |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов, связанных с потерями холостого хода силового трансформатора и вихревыми токами:
-
Потери холостого хода: Потери холостого хода в силовом трансформаторе происходят в основном из-за магнитных свойств сердечника. Эти потери включают в себя потери на гистерезис и вихревые токи. Потери на гистерезис зависят от материала сердечника и его магнитных свойств, тогда как вихревые токи возникают из-за изменения магнитного поля и могут быть уменьшены с помощью использования тонких листов электротехнической стали, которые уменьшают замкнутые контуры для вихревых токов.
-
Вихревые токи: Вихревые токи — это электрические токи, которые возникают в проводниках, когда они подвергаются изменяющемуся магнитному полю. Эти токи могут вызывать значительные потери энергии в трансформаторах, особенно при высоких частотах. Для уменьшения этих потерь используются специальные конструкции сердечников, такие как ламинированные сердечники, которые ограничивают циркуляцию вихревых токов.
-
Эффект температуры: Потери холостого хода и вихревые токи также зависят от температуры. При повышении температуры сопротивление материалов увеличивается, что может привести к увеличению потерь. Поэтому в трансформаторах важно учитывать температурные условия эксплуатации, чтобы минимизировать потери и обеспечить эффективную работу устройства.
Определение токов трансформатора
При расчете тока первичной обмотки учитываются потери и намагничивающий ток трансформатора, который имеет значительное значение в маломощных силовых трансформаторах.
Где U1 и U2 – напряжения обмоток, заданные в условиях задачи; P2 – мощность вторичной обмотки; cos φ2 – коэффициент мощности нагрузки; η – коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора, выбираемый по графику на рисунке 1.
Чаще всего нагрузка маломощных трансформаторов активная (cos φ2 = 1), поэтому коэффициент мощности первичной цепи можно определить по следующей формуле:
Расчеты показывают, что для маломощных трансформаторов с активной нагрузкой отношение намагничивающего тока Iμ к активной составляющей первичного тока I1а в среднем составляет примерно
Потери в трансформаторе. Потери холостого хода. Потери при коротком замыкании.
хх ав-с0 хх вс-а0 хх ас-в0
| U, В | A, А | P,Вт | |
| ab-c0 | 220 | 0.05 | 20 |
| bc-a0 | 220 | 0.05 | 20 |
| ac-b0 | 220 | 0.07 | 27 |
Для проведения опыта холостого хода первичную обмотку включают в сеть последовательно с прибором для измерения тока- амперметром.
Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов.
Измерение коэффициента трансформации с использованием прибора коэффициент-3
На рисунке 3 показана проверка соединения обмоток с помощью гальванометра. В таблице 2 представлена зависимость отклонения стрелки гальванометра от группы.
- Электрический ток в холостом режиме (измеряется амперметром) обычно невелик и не превышает 0,1 от номинального тока первой обмотки;
- Потери мощности в магнитопроводе прибора (потери в стали);
- Коэффициент трансформации напряжения равен значению в первичной цепи, деленному на соответствующее значение для вторичной (измеряется вольтметрами);
- На основе измерений силы тока, мощности и напряжения в первичной цепи можно вычислить коэффициент мощности: мощность делится на произведение двух других величин.
Холостой ход трансформатора: нормальный ток, схемы опыта и таблица потерь
по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности мощность делят на произведение двух других величин.
Как проводится опыт холостого хода
Опыт холостого хода заключается в подаче напряжения на первичную обмотку без нагрузки. С помощью измерительных приборов контролируются электрические параметры устройства.
Для проведения опыта первичную обмотку подключают к сети последовательно с амперметром для измерения тока. Вольтметр подключается параллельно зажимам.
Необходимо учитывать, что предел измерения вольтметра должен соответствовать подаваемому напряжению, а амперметр следует выбирать с учетом приблизительных значений тока, зависящих от мощности трансформатора.
Коэффициент трансформации
Наиболее просто определяется коэффициент трансформации. Для этого сравнивается входное и выходное напряжение. Расчет производится по следующей формуле:
Однофазные трансформаторы
В однофазных трансформаторах амперметр показывает ток при отсутствии нагрузки. Эти значения окончательны, дополнительные расчеты не нужны.
Трехфазные
- Режим холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой;
- рабочим режимом (ходом) трансформатора называется режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена нагрузка с сопротивлением R = 0;
- режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора, т.к. в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.
3.3. холостой режим работы трансформатора
I1 возрастает до уровня, при котором влияние размагничивающего тока нагрузки прекращается.
- Читайте также:
Таблица потерь
То есть во вторичной цепи нет никаких затрат электроэнергии. В этих условиях вторичное напряжение, которое возникает в комментируемом режиме, достигает пиковых значений. Такая величина является напряжением холостого хода.
Принцип действия таких устройств базируется на преобразовании стандартного сетевого напряжения. Этот стандарт преобразуется в напряжение холостого хода, имеющее приблизительный диапазон от 60 до 80 В.
Все параметры и их соотношение влияют на уровень и плавность регулировки. Делать это можно двумя путями: меняя значение либо индуктивного сопротивления, либо напряжения холостого хода.
В первом случае, который является более частотным и популярным, регулировка сварочного тока происходит более плавно. Вторым предпочитают пользоваться, как альтернативным.
- К источнику переменного тока подключена первая катушка, а вторичный контур соединен с приемником электроэнергии (конечным потребителем).
- Переменный ток проходит по виткам первичной обмотки, и его величина соответствует значению нагрузки I1.
- Магнитный поток Ф пронизывает оба контура и индуцирует в проводниках электродвижущую силу.
- При подключении второго контура к источнику электроэнергии в цепи под действием ЭДС возникает ток нагрузки I2.
- Трансформаторный узел работает на холостом ходе, если на вторичную обмотку прибора не подается нагрузка.
Что такое потери
Сопротивление следует установить так, чтобы ток во вторичной обмотке был минимальным.
Схематический вид трансформатора ТМГ-1000/6 У1, ТМГ-1000/10 У1, ТМГ-1000/20 У2
Чтобы заказать трансформатор, звоните нам по номеру или, а также пишите на почту [email protected] Наши специалисты всегда готовы ответить на любые вопросы и помочь оформить заявку.
Прибор отработал 696 часов в рабочем режиме, причем часть времени трансформатор функционировал по максимальной нагрузке, а часть времени преобразовывал электроэнергию с наибольшими потерями. Для расчета этих значений нужно учесть нижеприведенное правило.
- Режим холостого хода трансформатора называется режим с разомкнутой вторичной обмоткой;
- рабочим режимом (ходом) трансформатора называется режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена нагрузка с сопротивлением R = 0;
- режимом короткого замыкания называется режим, при котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора, т.к. в этом случае ток во вторичной обмотке максимален и происходит электрическая и тепловая перегрузка системы.
Купить надежное оборудование
Альтернативный метод включает короткое замыкание вторичного контура и подключение напряжения к первичной цепи.
Измерение потерь
Потери в магнитоприводе замеряют исключительно при использовании мощной установки. При этом можно брать для расчетов пониженное напряжение, которое подключено к первичному контуру через ваттметр. Это прямой метод измерения.
Применение ваттметра
Ваттметр позволяет измерять с учетом коэффициента мощности, что обеспечивает точность результатов. Расчет выполняется по формуле:
Методы снижения потерь холостого хода в трансформаторах
Потери холостого хода в силовых трансформаторах представляют собой важный аспект, который необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации электрических систем. Эти потери возникают в результате магнитных процессов, происходящих в сердечнике трансформатора, когда он работает без нагрузки. Основными источниками потерь холостого хода являются вихревые токи и магнитные потери в стали сердечника.
Существует несколько методов, направленных на снижение потерь холостого хода в трансформаторах, которые можно разделить на конструктивные и технологические.
Конструктивные методы
- Использование высококачественных магнитных материалов: Применение стали с низкими потерями, таких как электротехническая сталь с высокой магнитной проницаемостью, позволяет значительно уменьшить магнитные потери. Эти материалы обладают хорошими магнитными свойствами и минимизируют вихревые токи.
- Уменьшение толщины листов сердечника: Сердечники трансформаторов изготавливаются из тонких листов стали, которые изолированы друг от друга. Это позволяет уменьшить вихревые токи, так как они имеют меньшую площадь для циркуляции. Обычно толщина листов составляет от 0,35 до 0,5 мм.
- Оптимизация конструкции сердечника: Использование конструкций с замкнутым магнитным контуром, таких как тороидальные сердечники, может значительно снизить потери. В таких конструкциях магнитный поток замыкается внутри сердечника, что уменьшает рассеяние магнитного поля.
Технологические методы
- Термическая обработка: Процесс термической обработки стали позволяет улучшить ее магнитные свойства, что в свою очередь снижает потери. Правильная термическая обработка может уменьшить остаточные магнитные свойства и повысить эффективность сердечника.
- Покрытие сердечника изоляционными материалами: Использование изоляционных покрытий на поверхности листов сердечника помогает уменьшить вихревые токи, создавая дополнительный барьер для их циркуляции.
- Оптимизация магнитного поля: Правильное проектирование магнитной схемы трансформатора и использование методов управления магнитным полем, таких как активное управление магнитным потоком, могут значительно снизить потери холостого хода.
Снижение потерь холостого хода в силовых трансформаторах не только повышает их эффективность, но и способствует снижению эксплуатационных затрат и увеличению срока службы оборудования. Применение вышеперечисленных методов позволяет значительно улучшить характеристики трансформаторов и сделать их более конкурентоспособными на рынке.
Вопрос-ответ
Какие потери при холостом ходе трансформатора?
Потери в трансформаторе на холостом ходу. Это значит, что вся энергия с первичной обмотки уходит только, чтобы намагнитить сердечник. Эти потери называют магнитными – их обозначают Pм. Потери холостого хода считают, когда на оборудование подается ток номинальной силы и напряжения.
Как посчитать потери холостого хода трансформатора?
Потери холостого хода трансформатора. Общее значение потерь холостого хода рассчитывается при номинальной силе тока и напряжении. Ро = Рм + I2о * r1, Iо – сила тока в первичной обмотке, r1 – это сопротивление первичной обмотки.
Каковы потери холостого хода трансформатора 1000 кВА?
Данное оборудование имеет потери холостого хода (Ро) всего 0.4 Вт, а потери короткого замыкания составляют 9.8 кВт.
Какой должен быть ток холостого хода трансформатора?
Практически ток холостого хода равен примерно 5—10% номинального, а в трансформаторах малой мощности (десятки вольт-ампер) достигает значений 30% и более номинального.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные принципы работы силовых трансформаторов, чтобы лучше понимать, как вихревые токи влияют на их эффективность. Это поможет вам осознать, какие параметры следует учитывать при выборе трансформатора для ваших нужд.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на материалы, из которых изготовлены сердечники трансформаторов. Использование высококачественных магнитных материалов может значительно снизить потери холостого хода и вихревые токи, что в свою очередь повысит общую эффективность устройства.
СОВЕТ №3
Регулярно проводите техническое обслуживание трансформаторов, включая проверку изоляции и состояния сердечника. Это поможет выявить потенциальные проблемы на ранних стадиях и предотвратить значительные потери в будущем.
СОВЕТ №4
Используйте таблицы и графики, чтобы сравнить различные модели трансформаторов по их потерям холостого хода и вихревым токам. Это позволит вам сделать более обоснованный выбор и оптимизировать затраты на электроэнергию.
