Когда трансформатор имеет максимальное значение кпд

Когда трансформатор имеет максимальное значение кпд

Построим зависимость КПД от нагрузки. При β= 0 полезная мощность и КПД равны нулю. С увеличением отдаваемой мощности КПД увеличивается, так как уменьшается удельное значение магнитных потерь в стали, имеющих постоянное значение. При некотором значении (βопткривая КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. Причиной этого является сильное увеличение электрических потерь в обмотках, возрастающих пропорционально квадрату тока.

45. При каком условии КПД трансформатора максимален?

Максимальное КПД в трансформаторах большой мощности достигает весьма высоких пределов (0,98. 0,99).

βопт, при котором КПД имеет максимальное значение, можно определить, взяв первую производную/ по формуле и приравняв ее нулю. КПДимеет максимум когда электрические потери в обмотках равны магнитным потерям в стали.

46. Оптимальный коэффициент нагрузки, при котором КПД трансформатора максимален. Формула.

47. Какие схемы соединения обмоток применяются в 3-х фазных трансформаторах?

Трехфазные трансформаторы могут быть соединены по схемам «звезда», «звезда с выведенной нулевой точкой», «треугольник» или «зигзаг с выведенной нулевой точкой».

48. В чем особенность соединения «зигзаг»?

Особенностью схемы "зигзаг" является то, что каждую фазу обмотки разделяют на две равные части (полуфазы), которые располагают на разных стержнях магнитопровода и соединяют между собой последовательно и встречно. ЭДС фазы обмотки, соединенной в "зигзаг", равна геометрической разности ЭДС полуфаз, которые сдвинуты на 120 º . Поэтому для достижения равенства фазных ЭДС обмотки, соединенной по схеме "звезда", и обмотки, соединенной по схеме "зигзаг", число витков последней должно быть увеличено в 2/(3) 1/2

1,15 раза. Это является недостатком схемы "зигзаг", так как при таком соединении увеличивается расход обмоточного провода.

49. В каких трансформаторах применяется соединение обмоток «зигзаг»?

Первичная и вторичная обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены по схемам «звезда», «звезда с выведенной нулевой точкой», «треугольник» или «зигзаг с выведенной нулевой точкой».

Схема соединения зигзаг

Каждая фаза состоит из 2ух одинаковых катушек, размещенных на разных стержнях и соединенных между собой встречно так, чтобы векторы индуцируемых в них ЭДС вычитались.

50. Группа соединения трансформатора. Определение.

Из лекций — ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы делят на группы в зависимости от сдвига по фазе между линейными напряжениями, измеренными на одноименных зажимах.

Читайте также:  Как разблокировать вейп eleaf

Однофазные трансформаторы. В них напряжения первич­ной и вторичной обмоток могут совпадать по фазе или быть сдвинутыми на 180 о

Группы соединений обозна­чают целыми числами от 0 до 11. Номер группы определяют величиной угла, на который вектор линейного напряжения обмотки НН от­стает от вектора линей­ного напряжения обмотки ВН. Для определения номера группы этот угол следует разделить на 30°.

Для однофазных трансформаторов возможны только две группы соединений: нулевая и шестая.

В за­висимости от схемы соединения обмоток (У и Д) и порядка соединения их начал и концов получаются различные углы сдвига фаз между линейными напряжениями.

При соединении обмотки НН по схеме Zн, а обмотки ВН по схеме У фазные напряжения обмотки НН сдвинуты относительно соответствующих фазных напряжений обмотки ВН на угол 330°, т. е. при таком соединении имеем одиннадцатую группу. Это объясняется тем, что между векторами линейных напряжений имеется такой же угол.

Из инета — Определение группы соединения трехфазных трансформаторов

Группа соединения трансформатора характеризует сдвиг по фазе между векторами линейных напряжений первичной и вторичной обмоток. Группу соединения принято выражать числом, полученным от деления на 30 угла (в градусах), на который отстает вектор вторичного напряжения от соответствующего вектора первичного напряжения.

Коэффициент полезного действия трансформатора можно определить в соответствии с формулой:

Коэффициент полезного действия современных трансформаторов, особенно повышенной мощности, весьма высок, достигает значений 0,95 — 0,996, и процентная разница величин Р2 и Р1 сравнима с погрешностью измерительных приборов, используемых для измерения мощностей Р2 , Р1 и мощностей потерь. Поэтому определение КПД трансформатора рекомендуется проводить расчетным путем, пользуясь паспортными данными трансформатора.

Рассмотрим каждую из составляющих мощности Р1 в отдельности:

Активная мощность нагрузки на вторичной стороне может быть определена по формуле:

Подставляя полученные выражения для составляющих мощностей трансформатора в исходную формулу для КПД, окончательно получим:

Выведенное уравнение определяет зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки . При отсутствии нагрузки ( ) КПД также равен нулю, так как в режиме холостого хода сохраняются неизменными лишь потери в сердечнике. При очень большой нагрузке ( ) КПД стремится к нулю, так как потери в обмотках растут пропорционально квадратам токов. Следовательно, функция имеет максимум, который нетрудно определить, решив уравнение:

Читайте также:  Морковь для подмосковья лучшие сорта отзывы

КПД трансформатора достигает максимального значения, когда

Ркном = Роном,

т.е. когда постоянные потери в стали (Ро ном = const) становятся равными переменным потерям в меди

Рэл = Ркном.

Для силовых трансформаторов отношение Ро / Pк имеет порядок 0,3 — 0,5, и коэффициент о,соответствующий максимуму КПД, выбирается именно равным 0,5 — 0,7, так как в условиях эксплуатации, когда нагрузка непрерывно колеблется, среднее значение мощности, проходящей через трансформатор, составляет (0,5 — 0,7) Рном.

При повышении номинальной мощности трансформатора потери в нем растут почти пропорционально четвертой степени линейных размеров, а поверхность охлаждения — пропорционально кубу их. Если принять, что у трансформаторов различной мощности КПД сохраняется неизменным, то потери считают пропорциональными номинальной мощности Sном. Поэтому проблемы отвода тепла от обмоток и магнитопровода, а также снижения удельных потерь становятся с ростом мощности все более острыми.

У трансформаторов номинальной мощности порядка десятков тысяч кВА каждая сотая доля процента КПД соответствует нескольким киловаттам тепловой энергии, выделяющимся внутри бака. Так, например, в трансформаторе мощностью Sном = 40000 кВА при полной нагрузке выделяется такое же количество тепла, как и при работе 1000 бытовых электроплиток(!). Поскольку трансформаторы средней и большой мощности играют в настоящее время основную роль в энергоснабжении предприятий и населения, то, как

видно, эффективное решение проблем отвода тепла и снижения потерь является весьма важным для экономики.

При нагрузке трансформатора источниками тепла являются сердечник и обмотки. В установившемся режиме работы образуется конвекционный поток теплого воздуха, направленный от внутренних частей к наружным, которые соприкасаются с окружающей средой.

В мощных силовых трансформаторах сердечник с обмотками погружается в бак с минеральным маслом. В баке устанавливается конвекционный процесс передачи тепла маслом от сильно нагретых частей к стенкам.

При небольших мощностях (до 25 кВА) не требуется особых охлаждающих устройств, поэтому трансформаторы помещают в гладкие баки, теплоотдача происходит через их стенки. В более мощных трансформаторах для увеличения охлаждающей поверхности применяют трубчатые баки. В трансформаторах большой мощности (более 1800 кВА) трубы объединяют группами в специальные радиаторы. Применяют также искусственное водомасляное и воздушномасляное охлаждение, обдув радиаторов специальными вентиляторами.

Следует отметить, что у мощных трансформаторов максимум КПД выражен сравнительно слабо, т.е. он сохраняет достаточно высокое значение в довольно широком диапазоне изменения нагрузки (0,4

Читайте также:  Как измерить диаметр ледобура

Коэффициент полезного действия трансформатора (к.п.д), как и в других мощных устройствах, является одним из важнейших параметров. КПД трансформатора определяется как отношение активной мощности переменного тока, потребляемой нагрузкой к активной мощности, потребляемой от электросети. Формула определения кпд записывается следующим образом:

(1)

В реальных условиях трансформатор может работать не только в номинальном режиме. Для оценки степени его загрузки по току используется коэффициент загрузки , где I — номинальный выходной ток трансформатора. Тогда ток вторичной обмотки можно записать следующим образом:

После подстановки этого выражения в формулу (1), выражение для вычисления кпд трансформатроы принимает следующий вид:

(5)

Потери в сердечнике трансформатора Pc не зависят от выходного тока I2, а значит и от коэффициента загрузки β. Их можно назвать потерями холостого хода. Если исследовать выражение (5) на экстремум по β, то КПД трансформатора будет иметь максимум при . При этом коэффициент загрузки βОПТ = 0,5 . 0,6. Зависимость потерь в сердечнике трансформатора, его обмотках и КПД от β приведена на рисунке 1.


Рисунок 1 Зависимость КПД трансформатора от коэффициента загрузки β

Потери в обмотках согласно закону Ома пропорциональны квадрату тока и коэффициента загрузки. При постоянном потребляемом токе, что обычно выполняется в маломощных силовых трансформаторах задаемся номинальным током нагрузки (β = 1). В мощных трансформаторах, где ток нагрузки обычно изменяется во времени значение коэффициента загрузки выбирается ββОПТ, что соответствует наименьшим потерям. Крутизна этой зависимости невысокая, максимум выражен слабо и, поэтому, условие не является строгим. Для иллюстрации приведём типовые значения КПД и коэффициента мощности χ на частоте 50 Гц для маломощных трансформаторов. Эта зависимость показана на рисунке 2 [31].


Рисунок 2 Зависимость реализуемого КПД и коэффициента мощности χ от требуемой активной мощности трансформатора

Из графиков, приведенных на рисунке 2, видно, что с ростом выходной мощности растут и максимально достижимые энергетические показатели трансформатора.

  1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
  2. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С.
  3. Режимы работы трансформатора

Вместе со статьей "Коэффициент полезного действия трансформатора" читают:

Ссылка на основную публикацию
Когда несутся гуси линда
Согласно легенде, именно гуси спасли Рим от нападения захватчиков в 5 веке до н.э. В современном мире гусей разводят отнюдь...
Клубника летиция описание сорта фото отзывы садоводов
Клубника является одним из наиболее популярных видов садовых ягод. Клубника Априка в последние годы стала бить рекорды не только по...
Кнопка kr9 схема подключения интерскол
Конечно нельзя так однозначно заявить, что кнопки на всех дрелях подключаются одинаково, есть дрели с реверсом, есть прямого подключения, поэтому...
Когда трансформатор имеет максимальное значение кпд
Построим зависимость КПД от нагрузки. При β= 0 полезная мощность и КПД равны нулю. С увеличением отдаваемой мощности КПД увеличивается,...
Adblock detector