Меню

Угол потерь трансформатора тока



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.

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.

Читайте также:  Если электрическая духовка бьет током

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 энергии в реальных трансформаторах тока

В реальных ТТ преобразование тока сопровождается потерями энергии, расходуемой на создание магнитного потока в магнитопроводе, на нагрев и перемагничивание магнитопровода, а также на нагрев проводов вторичной обмотки и вторичной цепи.

Эти потери энергии нарушают установленные выше равенства для абсолютных значений м. д. с. F 1 и F 2 . В реальном трансформаторе первичная м. д. с. должна обеспечить создание необходимой вторичной м. д. с, а также дополнительной м. д. с, расходуемой на намагничивание магнитопровода и покрытие других потерь энергии. Следовательно, для реального трансформатора уравнение (1-1) будет иметь следующий вид:

где F — полная м. д. с. намагничивания, затрачиваемая на проведение магнитного потока Ф по магнитопроводу, на нагрев и перемагничивание его.

В соответствии с этим равенство (1-2) примет вид

где I — ток намагничивания, создающий в магнитопроводе магнитный поток Ф и являющийся частью первичного тока I1. Разделив все члены уравнения (1-6) на w1, получим

I1 = I2 (w2 / w1) + I (1-7)
При первичном токе, не превышающем номинальный ток ТТ, ток намагничивания обычно составляет не более 1—3 % первичного тока и им можно пренебречь. Тогда (1-7) будет иметь такой же вид, как (1-4), т. е.

Таким образом, вторичный ток трансформатора пропорционален первичному току. Из выражений (1-4) и (1-7) следует, что для понижения измеряемого тока необходимо чтобы число витков вторичной обмотки было больше числа витков первичной обмотки.

Сравнивая формулы (1-2) и (1-5), видим, что они отличаются друг от друга членом F (или Iw1). Следовательно, реальный трансформатор тока несколько искажает результаты измерений, то есть имеет погрешности.

Иногда пользуются так называемым приведением тока к первичной или вторичной обмотке. Так, например, если разделить первичный ток на коэффициент трансформации, то получим первичный ток, приведенный ко вторичной обмотке: I‘ = I1 /n. Аналогично приведенный ток намагничивания будет I‘ = I /n. Тогда получим

Путем такого приведения трансформатор тока заменяется эквивалентным ТТ с коэффициентом трансформации, равным единице.

Из полученного равенства (1-8) следует, что часть приведенного первичного тока I 1 идет на намагничивание магнитопровода, а остальная часть трансформируется во вторичную цепь, т. е. первичный ток I 1 как бы разветвляется по двум параллельным цепям: по цепи нагрузки и цепи намагничивания.

Этому соответствует схема замещения, приведенная на рис. 1-2, где в цепь ветви намагничивания z от тока I 1 ответвляется ток I . Остальная часть тока I 1 проходит по вторичной цепи, представляя собой вторичный ток I 12 . Сопротивление первичной обмотки ТТ на схеме замещения не показано, так как оно не оказывает влияния на работу трансформатора.

Наглядное представление о работе реального трансформатора дает его векторная диаграмма.

Источник

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний

Измерительные трансформаторы

1.8.17. Измерительные трансформаторы испытываются в объеме, предусмотренном настоящим параграфом. ¶

1. Измерение сопротивления изоляции: ¶

а) первичных обмоток. Производится мегаомметром на напряжение 2500 В. Значение сопротивления изоляции не нормируется. ¶

Для трансформаторов тока напряжением 330 кВ типа ТФКН-330 измерение сопротивления изоляции производится по отдельным зонам; при этом значения сопротивления изоляции должны быть не менее приведенных в табл. 1.8.12. ¶

б) вторичных обмоток. Производится мегаомметром на напряжение 500 или 1000 В. ¶

Сопротивление изоляции вторичных обмоток вместе с подсоединенными к ним цепями должно быть не менее 1 МОм. ¶

2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции. Производится для трансформаторов тока напряжением 110 кВ и выше. ¶

Таблица 1.8.12. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции первичных обмоток трансформаторов тока типа ТФКН-330.

Измеряемый участок изоляции

Сопротивление изоляции, МОм

Основная изоляция относительно предпоследней обкладки

Измерительный конденсатор (изоляция между предпоследней и последней обкладками)

Наружный слой первичной обмотки (изоляция последней обкладки относительно корпуса)

Тангенс угла диэлектрических потерь изоляции трансформаторов тока при температуре +20 °С не должен превышать значений, приведенных в табл. 1.8.13. ¶

3. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты: ¶

а) изоляция первичных обмоток. Испытание является обязательным для трансформаторов тока и трансформаторов напряжения до 35 кВ (кроме трансформаторов напряжения с ослабленной изоляцией одного из выводов). ¶

Таблица 1.8.13. Наибольший допустимый тангенс угла диэлектрических потерь изоляции трансформаторов тока.

Наименование испытуемого объекта

Тангенс угла диэлектрических потерь, %, при номинальном напряжении, кВ

Маслонаполненные трансформаторы тока (основная изоляция)

Трансформаторы тока типа ТФКН-300:

– основная изоляция относительно предпоследней обкладки

Измерительный конденсатор (изоляция между предпоследней и последней обкладками)

Наружный слой первичной обмотки (изоляция последней обкладки относительно корпуса)

Значения испытательных напряжений для измерительных трансформаторов указаны в табл. 1.8.14. ¶

Таблица 1.8.14. Испытательное напряжение промышленной частоты для измерительных трансформаторов.

Исполнение изоляции измерительного трансформатора

Испытательное напряжение, кВ, при номинальном напряжении, кВ

Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения: для трансформаторов напряжения 1 мин; для трансформаторов тока с керамической, жидкой или бумажно-масляной изоляцией 1 мин; для трансформаторов тока с изоляцией из твердых органических материалов или кабельных масс 5 мин; ¶

б) изоляции вторичных обмоток. Значение испытательного напряжения для изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями составляет 1 кВ. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин. ¶

4. Измерение тока холостого хода. Производится для каскадных трансформаторов напряжением 110 кВ и выше на вторичной обмотке при номинальном напряжении. Значение тока холостого хода не нормируется. ¶

5. Снятие характеристик намагничивания магнитопровода трансформаторов тока. Следует производить при изменении тока от нуля до номинального, если для этого не требуется напряжение выше 380 В. Для трансформаторов тока, предназначенных для питания устройств релейной защиты, автоматических аварийных осциллографов, фиксирующих приборов и т. п., когда необходимо проведение расчетов погрешностей, токов небаланса и допустимой нагрузки применительно к условиям прохождения токов выше номинального, снятие характеристик производится при изменении тока от нуля до такого значения, при котором начинается насыщение магнитопровода. ¶

При наличии у обмоток ответвлений характеристики следует снимать на рабочем ответвлении. ¶

Снятые характеристики сопоставляются с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания других однотипных исправных трансформаторов тока. ¶

6. Проверка полярности выводов (у однофазных) или группы соединения (у трехфазных) измерительных трансформаторов. Производится при монтаже, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности этих данных. Полярность и группа соединений должны соответствовать паспортным данным. ¶

7. Измерение коэффициента трансформации на всех ответвлениях. Производится для встроенных трансформаторов тока и трансформаторов, имеющих переключающее устройство (на всех положениях переключателя). Отклонение найденного значения коэффициента от паспортного должно быть в пределах точности измерения. ¶

8. Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Производится у первичных обмоток трансформаторов тока напряжением 10 кВ и выше, имеющих переключающее устройство, и у связующих обмоток каскадных трансформаторов напряжения. Отклонение измеренного значения сопротивления обмотки от паспортного или от сопротивления обмоток других фаз не должно превышать 2%. ¶

9. Испытание трансформаторного масла. Производится у измерительных трансформаторов 35 кВ и выше согласно 1.8.33. ¶

Для измерительных трансформаторов, имеющих повышенное значение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции, следует произвести испытание масла по п. 12 табл. 1.8.38. ¶

У маслонаполненных каскадных измерительных трансформаторов оценка состояния масла в отдельных ступенях производится по нормам, соответствующим номинальному рабочему напряжению ступени (каскада). ¶

10. Испытание емкостных трансформаторов напряжения типа НДЕ. Производится согласно инструкции завода-изготовителя. ¶

11. Испытание вентильных разрядников трансформаторов напряжения типа НДЕ. Производится в соответствии с 1.8.28. ¶

Источник

Угловая и токовая погрешности ТТ

В статье про векторную диаграмму трансформаторов тока мы подошли к рассмотрению погрешностей тт. Для определения этих погрешностей возьмем часть той большой векторной диаграммы и увеличим отдельный кусок, как на рисунке ниже. Его еще называют треугольником погрешностей тт.

Погрешности трансформаторов тока

У трансформаторов тока существует три погрешности – токовая, угловая и полная. Рассмотрим каждую из них в отдельности.

Токовая погрешность трансформаторов тока

На векторной диаграмме она обозначена f или ΔI. Эта погрешность показывает отношение между разностью вторичного и приведенного к вторичному первичного тока к приведенному к вторичному первичному току. Или, более понятно по формуле:

Токовая погрешность выражается в процентах. Она считается отрицательной или, наоборот, в зависимости от знака выражения.

Угловая погрешность трансформаторов тока

Обратимся к векторной диаграмме. Угловая погрешность это угол между током I2 и I’1. Она измеряется в градусах и обозначается буквой δ. Для идеального трансформатора тока эта погрешность равна нулю. Эта погрешность показывает разность действительного и номинального вторичного тока.

Известно соотношение, что если токовая погрешность f

кратко о группах соединения обмоток трансформатора

Схемы групп соединения обмоток трансформатора

что такое нейтраль в электрике

Изолированная, эффективно заземленная и глухозаземленная нейтраль

схема соединения обмоток зигзаг, звезда, треугольник

Силовой трансформатор звезда треугольник

  • Электрические машины 14
  • Электрические аппараты 11
  • Релейная защита 9
  • Измерительные приборы 15
  • Передача электроэнергии 7
  • Электробезопасность 11

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика политика конфиденциальности связаться с автором сайта карта сайта

Источник