Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Подразделяются:
· на групповые;
· трехстержневые.
Групповые трансформаторы – это трансформаторы с отдельным для каждой фазы сердечником (рис.11.3).
Рис. 11.3. Групповой трансформатор | Рис. 11.4. Трехстержневой трансформатор |
Ах, Ву, Сz – обозначения выводов обмоток высшего напряжения;
ах, ву, сz – обозначения обмоток низшего напряжения.
Групповой трансформатор состоит из трех однофазных трансформаторов. Такие трансформаторы используются при мощностях Sн ≥ 300 кВА, где Sн – полная мощность трансформатора.
Трехстержневые – это трансформаторы с общим для всех фаз сердечником (рис. 11.4).
Стержень – это часть магнитопровода, на котором расположены обмотки. Трехстержневые трансформаторы меньше по массе и габаритам, чем групповые при одинаковой мощности. Однако один однофазный трансформатор меньше по массе и габаритам, чем трехстержневой. Для группового трансформатора достаточно в качестве резерва иметь один запасной однофазный трансформатор, а для трехстержневого – точно такой же трехстержневой трансформатор. Это значительно дороже, поэтому преимущество групповых трансформаторов проявляется при больших мощностях .
Потери активной мощности трансформатора
Потери активной мощности трансформатора ∆Р подразделяется на:
1. Переменные ∆Рм (потери в меди);
2. Постоянные ∆Рс (потери в стали).
Рассмотрим ∆Рм – потери в обмотках трансформатора. Электрический ток, проходя по обмоткам трансформатора, по закону Джоуля–Ленца (Q=I·U·t) нагревает их. Это тепло рассеивается в окружающем пространстве, т.е. теряется.
Вывод: ∆ Рм – потери активной мощности в проводниках обмоток. Наиболее часто обмотки изготавливают из меди отсюда и название потери в меди. Рассмотрим двухобмоточный однофазный трансформатор.
Рис. 11.5. Двухобмоточный однофазный трансформатор
, (11.16)
где ∆Рм – потери активной мощности в первичной обмотке.
При изменении нагрузки zн, т.е. при изменении I1 и I2 ∆Рм также меняется. В этом смысле потери ∆Рм называют переменными. Таким образом, постоянство или не постоянство потерь будем связывать с нагрузкой трансформатора. Если ∆Р с изменением нагрузки трансформатора не меняется, то такие потери называют постоянными. Если ∆Р с изменением нагрузки трансформатора меняется, то потери называют переменными. Так как потери ∆Рм не расходуются на совершение полезной работы, то их стараются уменьшить. Из (11.16) следует, что ∆Рм ~ I и R, таким образом, для уменьшения потерь ∆Рм следует уменьшить ток I или сопротивление R, но уменьшить ток нельзя, т.к. его величина зависит от нагрузки, т.е. от режима работы трансформатора и не может меняться по нашему желанию.
Вывод: для уменьшения ∆Рм1 и ∆Рм2 целесообразно уменьшить R1 и R2 .
, (11.17)
где – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь поперечного сечения этого проводника.
L и S определяется конструкцией трансформатора, его номинальной мощностью, т.е. для уменьшения R следует уменьшить . Поэтому обмотки трансформатора изготавливают из материала с малым значением удельного сопротивления (Al и Cu).
Рассмотрим потери ∆Рс. Эти потери представляют собой потери активной мощности в стали трансформатора (магнитопровод). Магнитный поток замыкается по сердечнику трансформатора и при своём изменении нагревает его. Это тепло рассеивается в окружающем пространстве, т. е теряется. Потери ∆Рс состоят из двух составляющих, т.е.
∆Рс=∆Рв+∆Рг, (11.18)
где ∆Рв – потери на вихревые токи (токи Фуко),
∆Рг – потери на гистерезис (перемагничивание сердечника).
Рассмотрим потери ∆Рв. Если сплошное электропроводное тело поместить в переменное магнитное поле, то в этом теле по закону электромагнитной индукции возникает ЭДС, а, следовательно, и ток.
, (11.19)
где IВ1 – действующее значение вихревого тока,
Rc1 – сопротивление стали.
. (11.20)
Из (11.19) и (11.20) следует:
. (11.21)
Вывод: для уменьшения потерь ∆Рв1 следует уменьшить ЭДС Ев1 и увеличить сопротивление Rc1 . Например,
Так как ЭДС Е~ƒ и потоку Фм .. В системах электроснабжения ƒ=const и Фм=const. Поэтому Ев1≈const.
Рассмотрим сопротивление Rc1.
, (11.22)
где с – удельное омическое сопротивление стали,
Lc1 – длина пути, по которой замыкается ток Iв1,
Sc1 – площадь поперечного сечения стали, по которой замыкается ток Iв1.
Из (11.22) следует, что для уменьшения потерь ∆Рс следует увеличить Lc1, но следует помнить Lc1 определяется размерами трансформатора, и увеличить её нельзя. Для увеличения с сердечник трансформаторов изготавливают из сплавов с большим с. Для уменьшения площади сечения Sc1сердечник трансформатора шихтуется, т.е. изготавливается из отдельных пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга.
Так как Sc2 < Sc1 то Rc1 < Rc2 т. е РВ1 > РВ2.
Вывод: при эксплуатации трансформаторов ƒ и Фм – остаются постоянными, а так как РВ1~ ƒ2 и Ф , то и ∆РВ=const.
Рассмотрим потери ∆РГ (потери на гистерезис). Известно, что потери на гистерезис ∆РГ пропорциональны площади петли гистерезиса SГ.
Петля гистерезиса – кривая в координатных осях В и Н, которая образуется при циклическом изменении Н.
Индукция магнитного поля
В=μ·μ0·Н, (11.23)
где Н – напряженность магнитного поля (характеризует поле в вакууме),
μ – относительная магнитная проницаемость среды,
μ0 - магнитная постоянная. μ0 =4π·10-7 Гн/Н.
Относительная магнитная проницаемость среды показывает, во сколько раз поле в данной среде больше или меньше чем вакууме.
Для сердечников трансформаторов используют электротехнические стали, у которых относительная магнитная проницаемость среды μ=103÷5·105.
Существуют специальные сплавы (Ni + Fe) у которых μ достигает 2·105.
Нс – коэрцетивная сила, т.е. значение напряженности внешнего поля, при котором индукция внутри вещества равна нулю.
Вг – остаточная индукция т. е. значение индукции в материале при напряжённости внешнего поля равного нулю.
Для уменьшения потерь на гистерезис ∆Рг используют сплавы с узкой петлёй гистерезиса так называемые магнитомягкие сплавы.
Так как Sг1 < Sг2, то ∆Рг1 < ∆Рг2, значит Sг не зависит от I1 и I2 (т.е. от нагрузки).
Вывод: т.к. потери ∆Рв и ∆Рг постоянные тогда ∆Рс=∆Рв+Рг=const.
Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 471 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!