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
- 4.1 Расчет для трехобмоточных трансформаторов
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.
Существует два вида причин, из-за которых происходит рост потребление энергии оборудованием. На них влияют различные факторы. Их делят на такие виды:
- Магнитные.
- 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.
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.
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.
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%.
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.
Расчет нагрузочных потерь электрической энергии в силовом трансформаторе
В соответствии с Инструкцией по организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям (утв. приказом Минэнерго РФ от 30 декабря 2008 г. N 326) (далее — Инструкция) расчет осуществляем методом средних нагрузок, так как это один из методов в котором потери электроэнергии могут рассчитываться за расчетный период с учетом схемы сети, соответствующей данному месяцу.
При отсутствии графика нагрузки значение определяется:
При отсутствии данных о коэффициенте заполнения графика нагрузки Кз = 0,5.
Нагрузочные потери мощности при средних за базовый период нагрузках в двухобмоточном трансформаторе определяются:
Активное сопротивление двухобмоточного трансформатора определяется в соответствии с паспортными данными:
При расчете норматива технологических потерь необходимо особое внимание уделять месту установки приборов учета (на границе балансового разграничения, либо за ней)!
Одними из видов потерь электрической энергии в силовом трансформаторе, называются — потери холостого хода в силовом трансформаторе.
Online Electric
Онлайн-расчет потерь мощности и энергии в силовом двухобмоточном трансформаторе
Реклама на Online Electric
Доступ к сервисам «Онлайн Электрик» без регистрации ограничен. Войдите в систему или зарегистрируйтесь.
Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот ЯшаБот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте «Онлайн Электрик».
Написать боту.Шаг 1 из 3. Исходные данные.
Веб-сервис «Онлайн Электрик»
Пополните баланс в личном кабинете, чтобы получить доступ ко всем сервисам «Онлайн Электрик» без ограничений.
Описание:
Онлайн-программа позволяет выполнить расчеты потерь мощности и электроэнергии в силовых двухобмоточных трансформаторах по методике. Программа содержит встроенную базу данных с силовыми трансформаторами. По результатам расчетов формируется отчет в формате doc.Ключевые слова:
Расчет нагрузочных потерь электроэнергии в двухобмоточных трансформаторахБиблиографическая ссылка на ресурс «Онлайн Электрик»: Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN. Отзывы, вопросы и ответы
Действие ограничено
Для выполнения действия необходимо авторизоваться и пополнить баланс в личном кабинете.
Online Electric
Электроснабжение: знаем, умеем, владеем. 160000 Россия, г. Вологда
ул. Галкинская, 1, оф. 116Телефон: +7 911 502 22 29
Email: online-electric@mail.ruПолезные ссылки
- Размещение рекламы
- Тарифы
- Сервисы
- Пользовательское соглашение
- Политика конфиденциальности
Наши сервисы
- Онлайн расчеты
- База данных
- Образование
- Электролаборатория
- Вызов электрика
- Консультация электрика онлайн
Подпишитесь
Чтобы всегда быть в курсе последних новостей
Одноэлементный расчет потерь электроэнергии
Пример Расчета технологических потерь электроэнергии при ее передаче из сетей Сетевой организации в сети Потребителя:
Наименование организации Потребителя: ОАО «***» Адрес объекта:________ ТП №453 (счетчик №797198)
Расчет потерь в силовом трансформаторе и кабельной линии
1. Потери электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:
∆Wт = ∆Wхх + (∆Wн 1 х Wт/100) , кВт*час, где
∆Wxx = ∆Рxx х То х (Ui /Uном) 2 — потери холостого хода силового трансформатора, кВт*час;
∆Wн 1 = (∆Wн / Wт) х 100% — относительные нагрузочные потери силового трансформатора, %;
∆Wн = Кк х ∆Рср х Тр х Кф 2 — нагрузочные потери силового тр-ра, кВт*час;
Кф 2 = (1+2Кз)/3Кз ― квадрат коэффициента формы графика за расчетный период, у.е.;
Кз = [Wт / (Sн х Тр х cosφ)] х 10 -3 — коэффициент загрузки тр-ра ( заполнения графика), у.е.;
∆Рср = 3 х I 2 ср х R х 10 -3 — потери мощности в силовом тр-ре, кВт;
Iср=Wт /(√3 х Uср х Тр х cos φ) – средняя нагрузка за расчетный период, А;
R = (∆Ркз х U 2 ном /S 2 ном) х 10 -3 — активное сопротивление силового тр-ра, Ом;
Кк ― коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки (справочная величина, принимается равным 0,99), у.е.номинальная мощность трансформатора, МВА;