Формула полезная мощность трансформатора: Коэффициент полезного действия трансформатора

Содержание

Коэффициент полезного действия трансформатора

Подробности
Категория: Теория

Коэффициент полезного действия определяется отношением мощности , отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности , потребляемой из сети:
.
Коэффициент полезного действия характеризует эффективность преобразования напряжения в трансформаторе. При практических расчетах h вычисляют по формуле
,                                              (20)
где  - полные потери в трансформаторе.
Формула (20) менее чувствительна к погрешностям в определении  и  и поэтому позволяет получить более точное значение h. Полезная мощность вычисляется по формуле
,                                   (21)
где  - коэффициент нагрузки трансформатора.
Электрические потери в обмотках определяются из опыта короткого замыкания
,                                                           (22)
где  - потери короткого замыкания при номинальном токе.
Потери в стали  определяются из опыта холостого хода
.                                                             (23)
Они принимаются постоянными для всех рабочих режимов работы трансформатора, так как при  ЭДС  в рабочих режимах меняется незначительно.

Подставляя соотношения (21)-(23) в формулу (20), получим
.                                                    (24)


Анализ этого выражения показывает, что h имеет максимальное значение при нагрузке, когда потери в обмотках равны потерям в стали,
.
Отсюда получаем оптимальное значение коэффициента нагрузки
.
В современных силовых трансформаторах отношение потерь , поэтому максимум h имеет место при  (рис.21).
Из кривой  видно, что трансформатор имеет практически постоянный коэффициент полезного действия в широком диапазоне изменения нагрузки от 0,5 до 1,0. При малых нагрузках h трансформатора резкого снижается.

§66. Мощность, к. п. д. и коэффициент мощности трансформатора

Номинальная мощность. Номинальной мощностью трансформатора называется мощность, которую он может отдавать длительное время, не перегреваясь свыше допустимой температуры, определяемой теплостойкостью изоляции его обмоток. При этом срок службы силового трансформатора должен быть не менее 20 лет. Так как нагрев обмоток зависит от протекающего по ним тока,

в паспорте трансформатора всегда указывают полную мощность Sном в вольт-амперах или киловольт-амперах. В зависимости от коэффициента мощности cos?2, при котором работают потребители, от трансформатора можно получить большую или меньшую активную мощность. При cos?2= 1 мощность подключенных к нему потребителей может быть равна его номинальной мощности Sном. При cos?2 < 1 мощность потребителей не должна превышать величины Sном cos?2.

В паспорте трансформаторов э. п. с. переменного тока, которые имеют несколько вторичных обмоток, указывают так называемую типовую мощность. Она равна полусумме номинальных мощностей всех обмоток трансформатора, т. е. полусумме произведений наибольшего длительно допустимого в каждой обмотке тока на допустимое напряжение.

Перегрузочная способность трансформатора определяется интенсивностью отвода тепла от его обмоток и надежностью их крепления. Силовые трансформаторы с масляным охлаждением и трансформаторы, используемые в выпрямительных установках, допускают перегрузки на 30 % выше номинальной в течение 2 ч и 60 % в течение 45 мин.

Коэффициент мощности. Коэффициент мощности cos?2 трансформатора определяется характером нагрузки, подключенной к его вторичной обмотке. При уменьшении нагрузки начинает сильно сказываться индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, и коэффициент мощности его снижается. При отсутствии нагрузки (при холостом ходе) трансформатор имеет очень низкий коэффициент мощности, что оказывает вредное влияние на работу источников переменного тока и электрических сетей (см. главу V). В этом случае трансформатор необходимо отключить от сети переменного тока.

Потери мощности и к. п. д. При передаче энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную возникают потери мощности (рис. 225,а) в проводах обмоток (электрические потери ?Рэл1 и ?Рэл2) и в стали магнитопровода (магнитные потери ?РМ).
При холостом ходе трансформатор не передает электрическую энергию потребителю и потребляемая им мощность тратится в основном на компенсацию магнитных потерь мощности в магни-топроводе (в результате вихревых токов и гистерезиса). Их часто называют потерями холостого хода. Чем меньше площадь поперечного сечения магнитопровода, тем больше в нем индукция, а сле-

Рис. 225. Диаграмма энергетического баланса в трансформаторе (о) и зависимость его к.п.д. от нагрузки (б)

довательно, и магнитные потери. Они значительно возрастают также при увеличении напряжения, подводимого к первичной обмотке, свыше номинального значения. При работе мощных трансформаторов магнитные потери составляют 0,3—0,5 % номинальной мощности. Тем не менее их стремятся максимально уменьшить. Объясняется это тем, что магнитные потери не зависят от того, работает трансформатор вхолостую или под нагрузкой. А так как общее время работы трансформатора обычно довольно велико, то суммарные годовые потери холостого хода значительны.

При нагрузке к потерям холостого хода добавляются электрические потери в обмотках. Эти потери при номинальном токе численно равны мощности, потребляемой трансформатором при коротком замыкании, когда на его первичную обмотку подано напряжение UK. Для мощных трансформаторов они обычно составляют 0,5—2 % номинальной мощности.

Уменьшение суммарных потерь достигается соответствующим выбором площади сечения проводов обмоток трансформаторов (снижение электрических потерь в проводах), применением электротехнической стали для изготовления магнитопровода (снижение потерь от перемагничивания) и расслоением магнитопровода на ряд изолированных друг от друга листов (снижение потерь от вихревых токов).

К. п. д. трансформатора

? = P2 / P1 = P2 / (P2 +?Pэл + ?Pм)

где P1 и Р2 — потребляемая и отдаваемая мощности; ?РЭЛ = ?РЭЛ1+?РЭЛ2.

Благодаря отсутствию в трансформаторе вращающихся и трущихся деталей потери энергии в нем по сравнению с вращающимися машинами малы, а к. п. д. высок и достигает в трансформаторах большой мощности 0,98—0,99. В трансформаторах малой мощности к. п. д. составляет 0,5—0,7. При изменении нагрузки к. п. д. трансформатора изменяется, так как меняются полезная мощность Р2 и электрические потери ?РЭЛ в проводниках обмоток. Однако он сохраняет большое значение в довольно широком диапазоне изменения нагрузки (рис. 225,б). При значительных недогрузках к. п. д. понижается, так как полезная мощность уменьшается, а магнитные потери ?Рм остаются неизменными. При перегрузках к. п. д. также снижается, так как резко возрастают электрические потери ?Р

ЭЛ (они пропорциональны квадрату тока нагрузки, в то время как полезная мощность — только току в первой степени).

Максимальное значение к. п. д. трансформатор имеет при такой нагрузке, когда электрические потери ?РЭЛ равны магнитным потерям ?Рм(см. рис. 225,б). При проектировании трансформаторов стремятся, чтобы максимальное значение к. п. д. достигалось при нагрузке 50—75 % номинальной; это соответствует наиболее вероятной средней нагрузке работающего трансформатора, называемой экономической.

КПД трансформатора | ООО "НОМЭК"

При работе в трансформаторе возникают потери энергии. Коэффициентом полезного действия трансформатора (КПД) называют отношение отдаваемой мощности Р2 к мощности Р1 поступающей в первичную обмотку:

η = P2/P1 = (U2I2 cos φ2)/(U1I1 cos φ1)

или

η = (Р1 - ΔР)/Р1 = 1 - ΔР/(Р2 + ΔР),                                 (2.49)

где ΔР — суммарные потери в трансформаторе.

Высокие значения КПД трансформаторов не позволяют определять его с достаточной степенью точности путем непосредственного измерения мощностей Р1 и Р2, поэтому его вычисляют косвенным методом по значению потерь мощности.

Рис. 2.38. Энергетическая диаграмма трансформатора

Процесс преобразования энергии в трансформаторе характеризует энергетическая диаграмма (рис. 2.38). При передаче энергии из первичной обмотки во вторичную возникают электрические потери мощности в активных сопротивлениях первичной и вторичной обмоток ΔРэл1 и ΔРзл2, а также магнитные потери в стали магнитопровода ΔРм (от вихревых токов и гистерезиса). Поэтому

Р2 = Р1 - ΔРэл1 - ΔРэл2 - ΔРм                                              (2.50)

и формулу (2.49) можно представить в виде

η = 

P2

P2 + ΔPэл1 + ΔPэл2 + ΔPм

 = 1 - 

ΔPэл1 + ΔPэл2 + ΔPм

P2 + ΔPэл1 + ΔPэл2 + ΔPм

                  (2.51)

Величину Рэм = Р1 — ΔРэл1 — ΔРм, поступающую во вторичную обмотку, называютвнутренней электромагнитной мощностью трансформатора. Она определяет габаритные размеры и массу трансформатора.

Определение потерь мощности. Согласно требованиям ГОСТа потери мощности в трансформаторе определяют по данным опытов холостого хода и короткого замыкания. Полу­чаемый при этом результат имеет высокую точность, так как при указанных опытах трансформатор не отдает мощность нагрузке. Следовательно, вся мощность, поступающая в первичную обмотку, расходуется на компенсацию имеющихся в нем потерь.
При опыте холостого хода ток I0 невелик и электрическими потерями мощности в первичной обмотке можно пренебречь. В то же время магнитный поток практически равен потоку при нагрузке, так как его величина определяется приложенным к трансформатору напряжением. Магнитные потери в стали пропорциональны квадрату значения магнитного потока. Следовательно, с достаточной точностью можно считать, что магнитные потери в стали магнитопровода равны мощности, потребляемой трансформатором при холостом ходе и номинальном первичном напряжении, т. е.

ΔРм ≈ Р0.                                                          (2.52)

Для определения суммарных электрических потерь согласно упрощенной схеме замещения (см. рис. 2.33,a) полагают, что 1'2 = 11. При этом

ΔPэл = ΔPэл1 + ΔPэл2 = I12R1 + I'22R2 ≈ I'22 (R1 + R'2) ≈ I'22Rк, (2.53)

или

ΔРэл ≈ β2I'22номRк ≈ β2ΔPэл.ном,(2.54)

где ΔPэл.ном - суммарные электрические потери при номинальной нагрузке.

За расчетную температуру обмоток — условную температуру, к которой должны быть отнесены потери мощности ΔРэл и напряжение ик, принимают: для масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости А, Е, В (см. § 12.1) температуру 75°С; для трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, Н — температуру 115 °С.

Величину ΔРэл.ном ≈ I'22номRк ≈ I12номRк  можно с достаточной степенью точности принять равной мощности Рк, потребляемой трансформатором при опыте короткого замыкания, который проводится при номинальном токе нагрузки. При этом магнитные потери в стали ΔРмвесьма малы по сравнению с потерями ΔPэл из-за сильного уменьшения напряжения U1, a следовательно, и магнитного потока трансформатора и ими можно пренебречь. Таким образом,

ΔРэл = β2Pк(2.55)

Полные потери  

ΔP = Po + β2Pк (2.56)

Подставляя полученные значения Р в (2.51) и учитывая, что Р2 = U2I2cosφ2 ≈ βSномcosφ2, находим

η = 1 - (β2Pк + P0)/(βSномcosφ2 + β2Pк + P0).

                   (2.57)

Эта формула рекомендуется ГОСТом для определения КПД трансформатора. Значения Ро и Рк для силовых трансформаторов приведены в соответствующих стандартах и каталогах.

Зависимость КПД от нагрузки. По (2.57) можно построить зависимость КПД от нагрузки (рис. 2.39, а). При β = 0 полезная мощность и КПД равны нулю. С увеличением отдаваемой мощности КПД увеличивается, так как в энергетическом балансе уменьшается удельное значение магнитных потерь в стали, имеющих постоянное значение. При некотором значении βопт кривая КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. Причиной этого является сильное увеличение электрических потерь в обмотках, возрастающих пропорционально квадрату тока, т. е. пропорционально β2, в то время как полезная мощность Р2возрастает только пропорционально β.

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

Рис. 2.39. Зависимость КПД трансформаторов η от нагрузки β

Оптимальный коэффициент нагрузки βопт, при котором КПД имеет максимальное значение, можно определить, взяв первую производную dη/dβ по формуле (2.57) и приравняв ее нулю. При этом

β2оптPк = P0   или   ΔРэл = ΔРм

                                (2.58)

Следовательно, КПД имеет максимум при такой нагрузке, при которой электрические потери в обмотках равны магнит ным потерям в стали. Это условие (равенство постоянных и переменных потерь) приближенно справедливо и для других типов электрических машин. Для серийных силовых трансформаторов

βопт = √P0/Pк ≈ √0,2 ÷ 0,25 ≈ 0,45 ÷ 0,5(2.59)

Указанные значения βопт получены при проектировании трансформаторов на минимум приведенных затрат (на их приобретение и эксплуатацию). Наиболее вероятная нагрузка трансформатора соответствует β = 0,5 ÷ 0,7. 

В трансформаторах максимум КПД выражен сравнительно слабо, т. е. он сохраняет высокое значение в довольно широком диапазоне изменения нагрузки (0,4 < β < 1,5). При уменьшении cosφ2 КПД снижается (рис. 2.39,6), так как возрастают токи 12 и I1 при которых трансформатор имеет заданную мощность Р2.

В трансформаторах малой мощности в связи с относительным увеличением потерь КПД существенно меньше, чем в трансформаторах большой мощности. Его значение составляет 0,6—0,8 для трансформаторов, мощность которых менее 50 Вт; при мощности 100-500 Вт КПД равен 0,90-0,92.

Мощность, КПД, и коэффициент мощности трансформатора — Студопедия

Номинальная мощность.

Номинальной мощностью транс­форматора называется мощность, которую он может от­давать длительное время, не перегреваясь свыше допу­стимой температуры. Нормальный срок службы силового трансформатора должен быть не менее 20 лет. Так как нагрев обмоток зависит от величины протекающего по ним тока, в паспорте трансформатора всегда указывают пол­ную мощность Sном в вольт-амперах или киловольт-ампе­рах.

В зависимости от коэффициента мощности cosφ2, при котором работают потребители, от трансформатора можно получать большую или меньшую полезную мощность. При cosφ= l мощность подключенных к нему потребителей может быть равна его номинальной мощности Sном. При cosφ2.

Коэффициент мощности.

Коэффициент мощности cosφ трансформатора определяется характером нагрузки, под­ключенной к его вторичной цепи. При уменьшении нагрузки начинает сильно сказываться индуктивное сопротивление обмоток трансформатора и коэффициент мощности его снижается. При отсутствии нагрузки (при холостом ходе) трансформатор имеет очень низкий коэффициент мощно­сти, что ухудшает показатели работы источников пере­менного тока и электрических сетей. В этом случае транс­форматор необходимо отключать от сети переменного тока.


Потери мощности и КПД.

При передаче мощности из первичной обмотки трансформатора во вторичную возникают потери мощности как в самих про­водах первичной и вторичной обмоток (электрические потери  и  или потери в меди), так и в стали магнитопровода (потери в стали ).

При холостом ходе трансформатор не передает элек­трическую энергию потребителю. Потребляемая им мощ­ность тратится в основном на компенсацию потерь мощ­ности в магнитопроводе от действия вихревых токов и гистерезиса. Эти потери называют потерями в стали  или потерями холостого хода. Чем меньше поперечное сечение магнитопровода, тем больше в нем индукция, а следовательно, и потери холостого хода. Они значительно возрастают также при увеличении напряжения, подводимого к первичной обмотке, свыше номинального значения. При работе мощных трансформаторов потери холостого хода составляют 0,3-0,5% его номинальной мощности. Тем не менее их стремятся максимально уменьшить. Объясняется это тем, что потери в стали не зависят от того, работает ли трансформатор вхолостую или под на­грузкой. А так как общее время работы трансформатора обычно довольно велико, то суммарные годовые потери энергии при холостом ходе составляют значительную вели­чину.

При нагрузке к потерям холостого хода добавляются электрические потери в проводах обмоток  (потери в меди), пропорциональные квадрату на­грузочного тока. Эти потери при номинальном токе при­мерно равны мощности, потребляемой трансформатором при коротком замыкании, когда на его первичную обмотку подано напряжение Uк. Для мощных трансформаторов ониобычно составляют 0,5-2% номинальной мощности. Уменьшение суммарных потерь достигается соответст­вующим выбором сечения проводов обмоток трансформа­тора (снижение электрических потерь в проводах), при­менением электротехнической стали для изготовления магнитопровода (снижение потерь от перемагничивания) и расслоением магнитопровода на ряд изолированных друг от друга листов (снижение потерь от вихревых токов).


К. п. д трансформатора равен

КПД трансформатора сравнительно высок и дости­гает в трансформаторах большой мощности – 98-99%. В трансформаторах малой мощности КПД может сни­жаться до 50-70%. При изменении нагрузки КПД трансформатора изменяется, так как меняются полезная мощность и электрические потери. Однако он сохраняет большое значение в довольно широком диапазоне измене­ния нагрузки (рис. 119,6). При значительных недогруз­ках КПД понижается, так как полезная мощность умень­шается, а потери в стали остаются неизменными. Пони­жение КПД вызывается также перегрузками, так как резко возрастают электрические потери (они пропорцио­нальны квадрату тока нагрузки, в то время как полезная мощность – только току в первой степени). Максимальное значение КПД имеет при такой нагрузке, когда элек­трические потери равны потерям в стали.


При проектировании трансформаторов стремятся, чтобы максимальное значение КПД достигалось при нагрузке 50-75% номинальной; этому соответствует наиболее вероят­ная средняя нагрузка рабо­тающего трансформатора. Та­кая нагрузка называется эко­номической.

17. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

§ 17. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1. Расчет сердечника. Полезная мощность трансформатора определяется как сумма мощностей, отдаваемых вторичными обмотками при полной их нагрузке:

Чаще же всего трансформатор имеет одну вторичную обмотку. Тогда его вторичная мощность определяется по формуле:

Коэффициент полезного действия маломощных трансформаторов изменяется обычно от 70 до 90%. Для трансформаторов мощностью до 1000 вт его можно принять равным 80%. Поэтому мощность Рь потребляемая первичной обмоткой от сети, определяется так:

В этих формулах мощность выражается в ваттах, а площадь поперечного сечения — в квадратных сантиметрах. Для трансформаторов, мощность которых меньше 100 вг, площадь попе-

Если же сердечник изготавливается из кровельной жести, печной проволоки и т. п., площадь поперечного сечения следует вычислять по формуле:

речного сечения сердечника можно определить по графику (рис. 216). На этом графике кривая I относится к специальной трансформаторной стали, а кривая II — к худшим сортам железа.

Сердечник можно сделать круглым, квадратным или прямоугольным. Важно лишь, чтобы площадь его поперечного сечения не была меньше расчетной. Длину магнитопровода следует стремиться делать возможно меньшей.

Приведем пример. Пусть необходимо рассчитать сердечник трансформатора, предназначенного для питания электрической дуги, потребляющей ток 12 а при напряжении 60 в. На основе вышеприведенных формул имеем:

что на нем может быть собран трансформатор, потребляемая мощность которого равна 400 вт.

2. Расчет обмоток. Определение числа витков в каждой из обмоток трансформатора начинается с определения количества витков Л/0, приходящегося на \в в любой обмотке. Эта величина связана с площадью поперечного сечения сердечника трансформатора простым соотношением: произведение N0 на площадь поперечного сечения сердечника, выраженную в квадратных сантиметрах, лежит в пределах между 40 и 80 в зависимости от качества стали, из которой изготовлен сердечник (для специальной электротехнической стали —40, для худших сортов стали —80, а для средних сортов стали—60). Зная площадь поперечного сечения сердечника и качество материала сердечника, можно ориентировочно определить N0. При этом часто, не располагая данными о качестве материала сердечника, принимают NQS = 60.

Если, например, площадь поперечного сечения сердечника, изготовленного из кровельного железа или печной проволоки,

Если сердечник изготавливается из подсобного материала, мы для площади поперечного сечения сердечника получим:

В рассматриваемом примере понижающего трансформатора для питания электрической дуги число витков N2 вторичной обмотки определится так:

Диаметр провода каждой из обмоток выбирается таким, чтобы получить определенную плотность тока i, которая определяется мощностью трансформатора. Для трансформаторов мощностью до 75 вт допустимая плотность тока составляет 2 а/мм2.

При мощности от 75 до 300 вт плотность тока должна быть равна 1,6 а/мм2, а при мощности от 300 до 1000 вт плотность тока должна быть уменьшена до 1,3 а/мм2.

Зная допустимую плотность тока i и силу тока / в данной обмотке, можно определить площадь поперечного сечения провода по формуле:

 

 

 

формула для нахождения сечения магнитопровода, как рассчитать обмотки

В быту и технике широко применяется низковольтная аппаратура. Этот факт требует использования устройств, понижающих стандартное напряжение до необходимого уровня. Нужно создать прибор, который соответствует предъявляемым нормам. Перед электриком встаёт задача, как определить мощность трансформатора. Знание элементарных физических законов помогает решить проблему.

Теория и история

Латинское слово transformare переводится на русский язык как «превращение». Трансформатор предназначен для изменения уровня входного напряжения на определённую величину. Устройство состоит из одной или нескольких обмоток на замкнутом магнитопроводе. Катушки наматываются из алюминиевого или медного провода. Сердечник набирается из пластин с повышенными ферромагнитными свойствами.

Первичная обмотка присоединяется к электрической сети переменного тока. Во вторичную обмотку включается устройство, которому требуется напряжение другой величины.

После подключения к трансформатору питания в магнитопроводе появляется замкнутый магнитный поток, который индуцирует в каждой катушке переменную электродвижущую силу. Закон Фарадея гласит, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, который проходит через электромагнитный контур. Знак «минус» указывает на противоположность направлений магнитного поля и ЭДС.

Формула e = − n (∆Ф ∕ ∆ t) объединяет следующие понятия:

  • Электродвижущая сила e, исчисляемая в вольтах.
  • Количество витков n в индукторе.
  • Магнитный поток Ф, единица измерения которого называется вебером.
  • Время t, необходимое для одной фазы изменения магнитного поля.

Учитывая незначительность потерь в катушке индуктивности, ЭДС приравнивается к напряжению в обмотке. Отношение напряжений в первичной и вторичной обмотке равно отношению количества витков в двух катушках. Отсюда выводится формула трансформатора:

K ≈ U ₁ ∕ U ₂ ≈ n ₁ ∕ n ₂.

Коэффициент K всегда больше единицы. В трансформаторе изменяется только напряжение и сила тока. Умноженные друг на друга, они определяют мощность прибора, постоянную величину для конкретного устройства. Соотношение тока и напряжения в обмотках раскрывает формула:

K = n₁ ∕ n₂ = I ₂ ∕ I₁ = U₁ ∕ U₂.

Иначе говоря, во сколько раз уменьшено напряжение во вторичной обмотке в сравнении с напряжением в первичной катушке, во столько раз сила тока во вторичной катушке больше тока в первичной обмотке. Различное напряжение устанавливается количеством витков в каждом индукторе. Формула, описывающая коэффициент K, объясняет, как рассчитать трансформатор.

Трансформатор предназначен для работы в цепи переменного напряжения. Постоянный ток не индуцирует ЭДС в магнитопроводе, и электрическая энергия не передаётся в другую обмотку.

Ещё в 1822 году Фарадей озаботился мыслью, как превратить магнетизм в электрический ток. Многолетние исследования приводят к созданию цикла статей, в которых описывалось физическое явление электромагнитной индукции. Фундаментальный труд публиковался в научном журнале английского Королевского общества.

Суть опытов состояла в том, что исследователь намотал два куска медной проволоки на кольцо из железа. К одной из катушек подключался постоянный ток. Гальванометр, соединённый с контактами другой обмотки, фиксировал кратковременное появление напряжения. Чтобы восстановить индукцию, экспериментатор отключал источник питания, а затем вновь замыкал контакты на батарею.

Работу Майкла Фарадея высоко оценило научное сообщество Великобритании. В 1832 году физик удостоился престижной награды. За выдающиеся работы в области электромагнетизма учёный награждён медалью Копли.

Однако устройство, собранное Фарадеем, ещё трудно назвать трансформатором. Аппарат, который действительно преобразовывал напряжение и ток, запатентован в Париже 30 ноября 1876 года. В 80-х годах позапрошлого столетия автор изобретения и конструктор трансформатора П. Н. Яблочков жил во Франции. В это же время выдающийся русский электротехник представил миру и прообраз прожектора — «свечу Яблочкова».

Расчёт параметров прибора

Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.

Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.

Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.

Определение мощности

Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:

P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50

Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.

Вычисление сечения сердечника

От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.

S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49

Поперечное сечение сердечника должно иметь площадь не менее 8‚49 см².

Расчёт количества витков

Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:

n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.

Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.

Токи в обмотках

Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.

В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.

Диаметр провода

Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:

d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.

Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:

d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.

Размеры определены в миллиметрах. После округления получается, что первичная катушка наматывается проволокой толщиной 0‚5 мм, а на вторичную обмотку подойдёт провод в 1 мм.

Виды и применение трансформаторов

Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.

Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.

По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:

  • Автотрансформатор имеет один магнитопровод, на котором собран индуктор. Часть витков выполняет функции первичной обмотки, а остальные витки действуют как вторичные катушки.
  • Преобразователи напряжения работают в измерительных приборах и в цепях релейной защиты.
  • Преобразователи тока предназначены для гальванической развязки в сетях сигнализации и управления.
  • Импульсные трансформаторы применяются в вычислительной технике, автоматике, системах связи.
  • Силовые устройства работают с напряжением до 750 киловольт.

Любое изменение параметров электричества в цепи связано с трансформатором. Специалисту, проектирующему электронные схемы, необходимо знание природы электромагнетизма. Технология расчёта обмоток трансформатора основана на базовых формулах физики.

Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.

Что такое полная, активная и реактивная мощность?

ЧТО ТАКОЕ ПОЛНАЯ, АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ? ОТ СЛОЖНОГО К ПРОСТОМУ.

 

В повседневной жизни практически каждый сталкивается с понятием "электрическая мощность", "потребляемая мощность" или "сколько эта штука "кушает" электричества". В данной подборке мы раскроем понятие электрической мощности переменного тока для технически подкованных специалистов и покажем на картинке электрическую мощность в виде "сколько эта штука кушает электричества" для людей с гуманитарным складом ума :-). Мы раскрываем наиболее практичное и применимое понятие электрической мощности и намеренно уходим от описания дифференциальных выражений электрической мощности.

 

ЧТО ТАКОЕ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для практических расчётов бесполезна. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность (Real Power)

Единица измерения — ватт (русское обозначение: Вт, киловатт - кВт; международное: ватт -W, киловатт - kW).

Среднее за период Τ  значение мгновенной мощности называется активной  мощностью, и

 

выражается формулой:  

В цепях однофазного синусоидального тока , где υ и Ι это  среднеквадратичные значения напряжения и тока,  а φ — угол сдвига фаз между ними.Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S, активная связана соотношением . 

В теории длинных линий (анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны) полным аналогом активной мощности является проходящая мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отраженной мощностью.

Реактивная мощность (Reactive Power)

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар, кВАР; международное: var).

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними:

 (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью P  соотношением:  .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до минус 90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой    

реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения

Полная мощность (Apparent Power)

Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (русское обозначение: В·А, ВА, кВА-кило-вольт-ампер; международное: V·A, kVA).

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: ; соотношение полной мощности с активной и реактивной мощностями выражается в следующем виде:     где P — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q›0, а при ёмкостной Q‹0).Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

 

Визуально и интуитивно-понятно все вышеперечисленные формульные и текстовые описания полной, реактивной и активной мощностей передает следующий рисунок 🙂 

Специалисты компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием. Мы умеем максимально качественно учитывать множество электрических и эксплуатационных параметров, которые позволяют выбрать экономически обоснованный вариант построения системы бесперебойного электропитанияс применением стабилизаторов напряжения, топливных электростанций, источников бесперебойного питания и др. сопутствующего оборудования.

 

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) с использованием информации из открытых источников, в т.ч. из свободной энциклопедии ВикипедиЯ https://ru.wikipedia.org  

 

Трансформаторы


Общая информация

Нет ничего лучше, чем найти подходящую интуитивно понятную модель для что-нибудь. Интуиция настолько быстра, если вы можете удержаться от плохой интуиции.

Теоретические модели трансформера

На основе [2]

На вопросы о трансформаторах часто легче ответить, если вы рассматриваете эквивалентную схему "t". Вы теряете понятие изоляции с эквивалентом "t", но вы можете вернуть его притворяясь, что существует идеальный трансформер, связанный между «т» и нагрузка.Вы также можете указать коэффициент оборотов в идеальный трансформатор, если хотите, так что все значения такие, как видно по первичному.

Пример "t" эквивалентной схемы

Вот эквивалентная схема "t" для звука 1: 1. разделительный трансформатор (рассчитан на нагрузку 300 Ом):

 ------ R1 --- L1 ----- + ---- L2 ---- R2 ------
  Первичный | Вторичный
  Сторона Lm Сторона
                             |
           ------------------ + ------------------
 

  • R1, R2 = сопротивление первичной и вторичной обмоток (медь).Обычно около 50 Ом. Не обязательно равны.
  • L1, L2 = первичная и вторичная индуктивности рассеяния. Около 5 мГн. Не обязательно равны.
  • Лм = взаимная индуктивность, около 2H.

Я назвал Lm взаимной индуктивностью, и это, наверное, не лучший термин, хотя думаю что в 1: 1 взаимная индуктивность примерно такая же как самоиндукция или шунтирующая индуктивность или индуктивность намагничивания или как это лучше всего называется.

Для упрощения вы можете объединить обе индуктивности рассеяния. в одну индуктивность по обе стороны от Lm.

Описание работы модели

Что ж, давайте предположим, что на первичной частоте 1,25 В среднеквадратического значения на частоте 1 кГц. и без нагрузки. Полные 1,25 В появляются на взаимной индуктивности. Таким образом, взаимная индуктивность составляет около 0,1 мА. Это ток, который вызывает магнитный поток в сердечнике. Через индуктивность рассеяния и первичную обмотку проходит 0,1 мА (0,995 мА). сопротивление тоже. Короче через сосредоточенную цепь первичной обмотки.

А теперь пусть будет нагрузка 300 Ом. Напряжение на взаимной индуктивности уменьшено очень незначительно. (не нужно делать сложный анализ).Даже если закоротить вторичный, взаимный ток уменьшается только примерно в два раза.

В приведенной выше схеме аккуратно разделен ток на два пути. В реальном трансформаторе есть только 1 путь проводимости через каждую обмотку. не две, но эта модельная схема ведет себя как настоящая из-за эффект отмены.

Эффект компенсации магнитного потока

Но сколько тока проходит через первичную обмотку?
Ответ: 0,1 мА + 4,2 мА.Почему этот ток не увеличивает поток в сердечнике? Потому что ток во вторичной обмотке отменяет ее эффект. Энергия идет в нагрузку, а не в феррит, потому что два магнитных поля, противодействующие друг другу, нейтрализуются. Это принципиально то, что подразумевается под линейностью электромагнитных уравнений. Конечно в ближних полях обмоток это не так, что легко увидеть, просто нарисовав замкнутая кривая по окружности витков провода в одном месте. Направленный интеграл B-поля вокруг кривой должен быть равен пропорционально току внутри.Но в основной массе поля делать отменить. Вы можете думать об этом как о вздрагивании, если хотите, но эффект холла зонд, вставленный в центр, будет показывать очень слабое поле из-за почти полная отмена. Интеграл от запасенной энергии в магнитном интеграл поля (B, точка H) по всему пространству будет намного меньше, чем интегральный для токов только в одной обмотке или в другой, но не в обеих одновременно.

Неизбежный намагничивающий поток присутствует в любом трансформатор, и первичный ток намагничивающего потока.Конечно, это ток проходит через индуктивность первичной обмотки и составляет +90 градусов по шкале WRT. напряжение и напрямую не потребляет никакой энергии. Однако этот ток вызывает потери в сопротивлении первичной обмотки. Величина магнитного потока определяется напряжением и частотой на первичной обмотке, а не по току нагрузки (если есть).

Помните основную формулу трансформатора переменного тока: V = k f N Ac Bm, который говорит нам, какой поток присутствует для любого напряжения а частота? Это формула, используемая для определения Bmax, поэтому мы можем быть уверены сердечник трансформатора не слишком близок к насыщению, что приведет к еще больше потерь.Обратите внимание, что в формуле нет термина для тока нагрузки.

Трансформатор тока короткого замыкания

Только индуктивность рассеяния ограничивает ток во время короткого замыкания. Кажется, что ток через первичную обмотку ограничен сопротивление обмотки и сопротивление утечке при коротком замыкании вторичной обмотки.

Падение вторичного напряжения

Поле в сердечнике трансформатора фактически немного УМЕНЬШАЕТСЯ, когда трансформатор загружен. Это связано с тем, что эффективное первичное напряжение уменьшается на (первичный ток * сопротивление первичной обмотки):

Vs = IpRp + BA [омега] Np

где:

  • B - р.м.с (непиковая) индукция
  • А - площадь поперечного сечения жилы
  • [омега] - это 2 [пи] ф, конечно
  • Np - количество витков.

Другие модели для трансформаторов

А что с изоляцией?

Настоящий трансформатор обеспечивает изоляцию между входом и выходом. Модель выше не показывает изоляцию, но ее достаточно для большая часть анализа. Где в модели нужна изоляция можно сделать вид, что между буквой «т» и нагрузка, как на картинке ниже:

 1: N идеальный трансформатор
            ------ R1 --- L1 ----- + ---- L2 ---- R2 ----- o o -----
   Первичный | 0 || Вторичный
   Сторона Lm 0 || 0 Сторона
                              | 0 ||
            ------------------ + ----------------- о о -----
 

Одна модель для идеального трансформатора с изоляцией

Эта модель отображает трансформаторы интуитивно, как мы их чаще всего думаем:

 -> Ip ----- R1 --- L1 --- + ---,, --- L2 ---- R2 ------ Is ->
   Первичный | О || / Среднее
   Сторона, Vp Lm O || O Сторона, Vs
                        | О || \
         --------------- + --- '' -----------------
            идеальное намагничивание
             трансформатор индуктивности
 
Lm - требуемая индуктивность намагничивания.Идеальный трансформатор преобразует Vp в Vs по отношению витков независимо от частоты, и потребляет первичный ток Ip, связанный с вторичным током Is обратным соотношением витков. 2).

Технические характеристики трансформатора

На основе [2]

Что касается того, как мы это решаем, в одном случае, который имеет большое значение мне мы указываем общие детали обмотки, диапазон для R1 и R2, максимальные значения для L1 + L2 || Lm (измерены от первичного с закороченной вторичной обмоткой) и L2 + L1 || Lm (измеряется от вторичная обмотка с замкнутой первичной), минимальные значения для L1 + Lm (измеряется от первичной обмотки при открытой вторичной) и L2 + Lm. Продавец может выбрать количество витков (одинаково для вторичного и первичный), проволока и начинает играть с пластинами (смесь кремнистой стали и высоконикелевой стали).Тогда при входящем осмотре, мы все это измеряем. На данный момент у нас есть четыре измерения определение 3 вещей (L1, L2, Lm), поэтому, даже если соотношение витков составляет 1: 1, Я притворяюсь, что соотношение оборотов равно 1: n, что дает мне 4 переменных и четыре уравнения, и я решаю весь беспорядок.

Фаза

если ты сильно нагружайте трансформатор резистивной нагрузкой, чтобы потребляемый ток большой по сравнению с током холостого хода. Вы найдете токи и напряжения синфазны. Они должны перейти в фазу, потому что при сдвиге фазы 90 между током и напряжением нет передачи полезной мощности (в среднем за один цикл имеет место).Как вам хорошо известно, электроэнергетические компании прилагают много усилий, чтобы поддерживать актуальность. и напряжение в фазе (следовательно, коэффициент мощности).

Верно, что наклон синусоиды как для тока, так и для напряжения равен максимум при переходах через ноль. Я вижу, как это в сочетании с V = LdI / dt Создается впечатление, что ток и напряжение должны быть на 90 не в фазе. НО. Это происходит только с ненагруженным трансформатором, который выглядит как индуктор. Для резистивно нагруженного трансформатора вы уменьшите фазу угол уменьшается с увеличением нагрузки.Вам легко попробовать, сделайте это!

Причина этого в том, что мы действительно можем (просто) применить закон Ампера. по контуру, охватывающему половину каждой обмотки. В той ситуации, если вы рассмотрите Vprimary и d (N * Iprimary - I secondary) / dt вы придумаете ситуация, которую вы описали, где разница этих токов и Напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов. НО, (N * Iprimary-Isecondary) намного меньше, чем Iprimary (порядок 1%) для сильно нагруженного трансформатора.В этой ситуации доминируют (самые большие) токи компонентов могут быть синфазными и обычно таковыми являются.

Например, возьмем ненагруженный трансформатор 1: 1, который потребляет 10 мА во включенном состоянии. загружен. Назовем этот ток I начальным. Смещение по фазе тока и напряжения на 90. Но если мы добавим 1 ампер к Iprimary одновременно добавляя 1 ампер к I вторичной в фазе с напряжением и друг друга (или 180 градусов в зависимости от полярности трансформатора соглашение), то d (Iprimary-Isecondary / 1) / dt не меняется, это все еще просто незагруженный текущий Iinitial.Однако, если мы посмотрим на полный первичный ток трансформатора, Iprimary + Iinitial = 1cos (wt) +. 01sin (wt), то он почти идеально совпадает по фазе при напряжении Vcos (wt)

Обратите внимание, что токи не обязательно должны совпадать по фазе, если мы загружаем трансформатор. выход с большим конденсатором или маленькой катушкой индуктивности, намного большие токи будут потока, но фаза первичного тока изменится соответственно.

Если входное напряжение и токи не совпадают по фазе на 90 градусов, нет. подается питание. Если входное и выходное напряжение на 90 градусов не совпадают по фазе, тогда все, о чем все узнали трансформаторы совершенно не так.2 * Rload. Вход мощность может быть рассчитана из Vp * Ip. Для идеального трансформатора эти два числа равны. Если между ними есть разность фаз, то это не может быть правдой. Булавка = Надуться! Not Pout = Pin * cos (theta).

Определения из учебников для идеальных трансформаторов:

 Vs = Vp * (Ns / Np)
Ip = Is * (Ns / Np)
Штифт = Надутый
 
Мне кажется совершенно очевидным, что разницы фаз быть не может. (по крайней мере, для идеального трансформатора).

Измерения трансформатора

На основе [2]

Измерение кривой B-H

Вы можете легко отобразить кривую B-H трансформатора на осциллографе, который может отображать X-Y всего с парой компонентов.Обогреватель трансформатор (Для тех, кто помнит вентили - или трубки, как местные жители скажем) используется в обратном направлении работает хорошо. Подайте на него 6,3 В переменного тока от другого аналогичный трансформатор.

R2 определяет ток в первичной обмотке (сила намагничивания) - он должен должен быть выбран, чтобы дать пару вольт для оси X дисплея - несколько Ом.

R1 и C1 действуют как грубый интегратор, поскольку напряжение на вторичный из трансформатор пропорционален скорости изменения магнитного поля а не само поле.Выберите R1, чтобы получить незначительную нагрузку на трансформатор. (это может быть 100 K) и C1 так, чтобы напряжение на нем было менее 5% от напряжения на вторичный трансформатора.

 R1
-------- ---- / \ / \ / \ - | - Ввод области Y
        ) || (|
        ) || (240/120 = C1
 6.3v) || (|
        ) || (____________ | ___ Область действия
        |
        | _________ Объем X ввод
        |
        \
        /
        \ R2
        /
        |
------------------ Заземление прицела
 
Например, вы можете использовать резистор 100 кОм и конденсатор 3 мкФ для этой схемы.

Другие идеи измерения трансформаторов

Вот несколько основных измерений, чтобы узнать большинство параметров трансфромера:

  • 1. Сопротивление обмоток Pri / Sec можно измерить напрямую с помощью мультиметра.
  • 2. Измерьте вторичное напряжение холостого хода при некотором известном первичном напряжении. чтобы получить коэффициент трансформации.
  • 3. Замкните вторичную обмотку с помощью амперметра и нанесите график V-первичной обмотки на I-вторичную. (Осциллограф на амперметре может быть удобен для проверки формы волны в секундах, так, на всякий случай.2) ------- + | | | E (t) Rl | | О ---------------------------------------- + Напряжение холостого хода на моем трансформаторе показывает Ns / Np = 8,5. Другие измеренные значения:
     Rp = 144,5 Ом
    Rs = 2,13 Ом
    E (t) = 14.2 = 2, что согласуется с Rs = 2,13 для
    хорошо продуманный трансформатор. У первичной обмотки должно быть чуть больше обмотки.
    площадь, чем вторичная.
     

    Измеренное реактивное сопротивление утечки (3 мГн) немного выше, но не лишено смысла для многослойного трансформатора. Это слишком высоко для хорошо спроектированного тороида. Во всяком случае в измерениях, таких как точность измерений необходимо принять во внимание.

    Форма волны тока должна быть в разумной степени близкой к синусоидальный в обоих тестах, в отличие от первичного тока холостого хода.

    Конструкция и выбор трансформатора для приложений

    Выбор типа сердечника трансформатора

    ТОРОИДЫ в сравнении с ПРЕИМУЩЕСТВАМИ E-CORES
    Тороиды:
    • Более компактный, чем конструкция с сердечником E
    • Стоимость материалов ниже за счет однокомпонентной
    • Более плотная магнитная муфта - меньшее рассеивание паразитного потока
    Электронные сердечники:
    • Проще автоматизировать процесс намотки
    • Может крепиться шпильками на шпульки
    • Упростить электрическую изоляцию нескольких обмоток
    • Ядро можно легко закрыть для увеличения емкости хранения энергии

    Принципы проектирования силового трансформатора

    На основе [1]

    Я подозревал, что для экономии железа и веса большая часть мощности трансформаторы предназначены для работы на грани насыщения, следовательно, весь ад может вырваться (по крайней мере, трансформатор слышит больше) когда вы берете продукт, рассчитанный на работу с частотой 60 Гц, и включаете его с частотой 50 Гц.

    Проектирование силового трансформатора требует особой осторожности, если требуется оптимальная конструкция. нужный. Получить общий вид конструкции силового трансформатора Я предлагаю вам несколько подходящих расчетных уравнений для мощности 50 Гц. трансформатор с использованием ламинированного железа трансформатор E-core:

     витков первичной обмотки = 45 * напряжение первичной обмотки / площадь жилы
    
    вторичные витки = 48 * вторичное напряжение / площадь жилы
    
    площадь ядра = 1,1 * sqrt (P)
     
    Где:
    • площадь сердечника = площадь поперечного сечения сердечника, проходящего через катушку, в квадратных сантиметрах
    • первичное напряжение = напряжение переменного тока, подаваемое на первичную обмотку, в вольтах
    • вторичное напряжение = желаемое переменное напряжение на вторичной обмотке в вольтах
    • P = мощность трансформатора
    Вторичной обмотке требуется немного больше витков на напряжение потому что внутри сердечника трансформатора всегда есть какие-то потери и катушечный провод.Увеличение количества витков на вторичной обмотке компенсировало часть этих потерь.

    Провода в первичной и вторичной обмотках должны иметь размер в соответствии с допустимые перепады напряжения и нагрев внутри трансформатора. Как эмпирическое правило: не пытайтесь протолкнуть ток более 2,5 ампер на квадратный миллиметр проволоки в катушках внутри трансформатора.

    Размер сердечника трансформатора необходимо определять исходя из полная мощность трансформатора. Площадь сердечника (как использовано в уравнении выше) должен иметь, по крайней мере, значение согласно следующему уравнению (можно больше):

     площадь жилы = sqrt (мощность трансформатора в ваттах)
     

    Вот таблица размеров проводов на разные токи, подходящие для силовые трансформаторы:

     Текущий диаметр провода
    (мА) (мм)
    
    10 0,05
    25 0,13
    50 0,17
    100 0,25
    300 0,37
    500 0,48
    1000 0,7
    3000 1,2
    5000 1,54
    10000 2,24
     
    Если вы сделаете трансформатор, используя эти уравнения, вы тщательно продумаете проверьте его перед подключением к электросети.Обычно в наши дни Хорошая идея купить сетевой трансформатор в готовом виде и сделать так, убедитесь, что вы получаете продукт, безопасный в использовании (заполняет все правила техники безопасности).

    Трансформаторы низкочастотные

    На основе [1]

    Общие формулы

    Для низкочастотных трансформаторов малой мощности обычно можно определить, что Коэффициент передачи определяет коэффициент передачи напряжения. Для данного импеданса цепи вам необходимо определить минимальное сопротивление для определенного обмотка трансформатора по следующей формуле:

     L = Z / (2 * пи * f)
     
    Где:
    • L = индуктивность первичной катушки (вторичная обрыв цепи)
    • Z = полное сопротивление цепи
    • пи = 3.14159
    • f = самая низкая частота, на которой трансформатор должен работать
    Это рекомендуемое значение импеданса. Импеданс катушки может быть выше значения определяется уравнениями. Использование слишком высокой индуктивности обычно не вызывает особых проблем, но в целом это не очень хорошая идея, потому что по многим практическим причинам (более длинная первичная обмотка, большее сопротивление, большая емкость, вероятно, по этим причинам плохая ВЧ-характеристика и т. д.).

    Фактическое количество витков, необходимое для получения необходимой индуктивности зависит от модели сердечника трансформатора и магнитного материала использовал это.Проконсультируйтесь с описанием материала катушки, который вы используете для получения более подробной информации или это. Другой вариант - сначала Проведите один тестовый кул и измерьте его. Использование измерения результатов вы можете определить, сколько поворотов необходимо для удельная индуктивность. Общая приблизительная формула индуктивности (для катушек с сердечниками) пригодится для этого:

     L = N * N * а
     
    Где:
    • L = индуктивность
    • N = количество витков
    • a = постоянное значение (определите значение по данным сердечника катушки или измерьте его с помощью тестовой катушки)

    Если вы используете железный сердечник и вам нужно перенести мощность вы можете определить необходимый размер сердечника по формуле:

     Afe = sqrt (P / (Bmax * S * f))
     
    Где:
    • Afe = площадь ядра (см ^ 2)
    • P = максимальная передаваемая мощность
    • Bmax = максимальный магнитный поток в сердечнике (Vs / m ^ 2) (обычно 4000 G = 0.2)
    • L1 = индуктивность первичной катушки (Гн)
    • l = средняя длина силовых линий магнитного потока (см) (длина линии вокруг катушки, проходящей внутри сердечника)
    • u = относительная проницаемость магнитного материала (около 500 для типичного трансформаторного железа)

    Вы можете определить количество витков вторичной катушки используя следующую формулу (ожидаемый КПД трансформатора составляет 90%):

     N2 = 1,1 * U2 / U1 = 1,1 * sqrt (Z2 / Z1) =
     
    Где:
    • N1 = количество витков в первичной обмотке
    • N2 = количество витков вторичной обмотки
    • U1 = первичное напряжение
    • U2 = вторичное напряжение
    • Z1 = первичный импеданс
    • Z2 = вторичный импеданс
    Для оптимальной работы трансформатора сопротивление катушек следует держать как можно ниже.Это означает, что вы должны использовать как толстая проволока как можно. При выборе размера провода не забудьте оставить 30-50% объема змеевика на изоляцию.
    Трансформаторы с воздушным зазором

    Если в первичной обмотке трансформатора протекает постоянный ток, индуктивность первичной обмотки снижена. Чтобы компенсировать эффект этого (в схемах, где это проблема) ядро в сердечнике должен быть небольшой воздушный зазор. На практике воздушный зазор должен быть выбран примерно 1/1000 длины. магнитных линий в сердечнике.2)

  • L1 = индуктивность первичной катушки (Гн)
  • li = размер воздушного зазора (мм)
Обратите внимание, что эта формула дает гораздо большее количество поворотов. для первичной обмотки, чем уравнение для трансформатора без воздушный зазор. Остальные расчеты для трансформаторов выполнен как с трансформатором без воздушного зазора.

Трансформаторы импульсные

На основе [4]

Выбор согласующего трансформатора импеданса

Согласование необходимо для обеспечения максимальной передачи мощности от источник к нагрузке.Соответствующее условие существует, когда:

 N = N2 / N1 = sqrt (Zl / Zs)
 
Где:
  • N = передаточное число между первичной и вторичной обмотками
  • N1 = количество витков в первичной обмотке
  • N2 = количество витков во вторичной обмотке
  • Zs = сопротивление источника сигнала
  • Zl = сопротивление нагрузки трансформатора
В реальном мире согласующий трансформатор будет иметь собственный шунт. сопротивление источнику. Величина этого импеданса будет зависеть от индуктивность первичной обмотки и рабочая частота.Это должно быть большим по сравнению с исходным сопротивлением. Коэффициент безопасности 5 должно хватить для большинства приложений. Так что подходящий значение индуктивности первичной обмотки можно рассчитать с помощью следующая формула:
 Lp = 5 * Zs / (2 * pi * fmin)
 
Где:
  • Lp = первичная индуктивность
  • Zs = полное сопротивление источника
  • fmin = минимальная частота, необходимая для передачи через трансформатор
  • пи = 3,14159
Если выбрана слишком высокая первичная индуктивность, паразитный компоненты (шунтирующая емкость, индуктивность утечки и т. д.) сговориться снизить высокочастотные характеристики схемы.
Порядок выбора импульсных согласующих трансформаторов

При выборе трансформатор. Имеется максимальная площадь импульса, которую может использовать данный трансформатор. может передавать. Это известно как постоянная Et. Следующие формулы описывают, как это можно оценить из известная форма импульса

 Et = Vp * tpw

  Lp = R * tpw / Ln (I - D)

  D = дельта / Vp = 1 - exp (-R * tt / Lp)

  0 
Где:
 
  • tpw = наихудшая (максимальная) ширина передаваемого импульса
  • Vp = импульсное напряжение (напряжение сверху вниз)
  • дельта = сколько импульсов может снизиться в верхней части
  • tt = время, в течение которого активна вершина импульса (tpw - начальная и конечная крутизны)
  • D = спад (обычно 10 и допустимо)
  • R = параллельная комбинация импеданса источника и отраженной нагрузки (для согласованного случая это половина импеданса источника)
Стоит отметить, что если нельзя установить верхний предел длительности импульса (tpw) то в этом приложении нельзя будет использовать трансформатор потому что трансформаторы не работают с постоянным током.Если выбрана слишком высокая постоянная Et, то полная ширина импульса не будет передается, и трансформатор вызовет чрезмерную нагрузку из-за насыщенности. И наоборот, слишком высокая константа Et принесет сопутствующие высокие паразитные емкости и индуктивности что приведет к плохому времени нарастания сигнала.

Другое искажение, которое следует проверить, - это спад. Спад относительно времени импульса, первичный индуктивность и системные сопротивления. Если иначе указанное понижение на 10% обычно допустимо.И здесь чрезмерная индуктивность приводит к тому, что паразиты и их сопутствующие проблемы.

Из предыдущего описания мы можем предложить стратегию что должно позволить нам выбрать правильные компоненты в большинство приложений.

  • 1. Определите полное сопротивление системы Zs и Zl.
  • 2. Определите минимальную рабочую частоту (fmin)
  • 3. Определите максимальную ширину импульса (tpw) и напряжение (Vp)
  • 4. Рассчитайте коэффициент поворотов по формуле: N = sqrt (Zl / Zs)
  • 5.Рассчитайте минимальную индуктивность первичной обмотки по формуле: Lp (min) = 2,5 * Zs / (2 * pi * fmin)
  • 6. Рассчитайте минимальную константу Et по формуле Et (min) = Vp * tpw
  • 7. Убедитесь, что спад допустимый (предположительно <10%): D = 1 - exp (-Zs * tpw / (2 * Lp))
  • 8. Если падение неприемлемо, пересчитайте Lp из: Lp = - Zs * tpw / (2 * Lp)
  • 9. Выберите устройство, которое соответствует указанным выше характеристикам с наименьшими значениями индуктивности рассеяния и межобмоточной емкости.

Приближения, сделанные в формулах, говорят о том, что стратегия имеет свои ограничения но ошибки обычно незначительны.

Трансформаторы для тиристорных приводов

Трансформаторы используются в тиристорных приводах для изоляции схема управления и преобразование напряжения / тока. Для тиристора для включения затвор должен находиться в высоком состоянии до тех пор, пока ток в тиристоре не превысит удерживающий ток устройства. Это время зависит от самого устройства и нагрузочные характеристики. Резистивная нагрузка будет иметь быстрый рост тока. время и, следовательно, требуют более узкого импульса, чем индуктивная нагрузка.К сожалению, большинство применений предназначены для моторных приводов, и это Часто бывает трудно определить цифру для максимальной длительности импульса.

Также важно следить за тем, чтобы тиристор не включался слишком медленно. Это приводит к локальным «горячим точкам» в устройстве и преждевременному выходу из строя устройства. Это требование означает, что трансформатор должен иметь минимальную утечку. индуктивность по возможности.

Для приложений, где используются методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При приеме на работу следует помнить, что это очень сложно, если не невозможно, работать импульсные трансформаторы и более того на 60% метка: пространственный коэффициент.Причина этого в том, что трансформатору требуется время для сброса. между импульсами.

Подробная информация об использовании трансформаторов в конструкциях электроники

На основе [2]

Низкое искажение сигнала

Да, при использовании необходимо остерегаться искажения изгиба низа. трансформаторы с кремний-железным сердечником для аудиоприложений за пределами их технические характеристики. В обычном случае используется слишком большой трансформатор, так что индукция при низких уровнях сигнала минимальна.Это также может произойти с никель-железные сердечники, но действительно только при очень низкой индукции.

Когда студенты впервые знакомятся с кривой гистерезиса, S-образная Обычно сначала рисуется «начальная кривая намагничивания», а затем петля BH. После этого S-образная форма исходной кривой забывается, но это нижний изгиб все еще там, ждет, чтобы укусить вас!

Что касается линейности кривой при низкой интенсивности, все мы знаем, что кривая B-H сглаживается вверху, но я думаю, вы обнаружите, что вокруг есть сплющивание происхождение тоже.

Например, это может произойти, когда вы уменьшили первичный сигнал на 80 дБ, вторичный сигнал может быть уменьшен, например, уменьшен на 81 дБ. Т Действительно, кривая ЧД имеет уплощение около нуля. Эту проблему можно уменьшить, используя воздушный зазор правильного размера в сердечнике трансформатора, что позволяет получить, например, линейность более 80 дБ.

Информация о трансформаторах, используемых в импульсных источниках питания

Выходное напряжение высокочастотного трансформатора имеет тот же сигнал (не обязательно напряжение), что и входной сигнал (утечка и т. д. игнорируется).Фактически вторичный ток может быть «ощутимым» или измеренным от первичной обмотки, как это обычно бывает для системы управления режимом тока или даже схемы регулятора режима напряжения с защитой от перегрузки. Вторичный напряжение и ток полностью совпадают по фазе с первичным напряжением и Текущий.

Ниже приведены типичные волны напряжения и тока, которые, как я надеюсь, понятны. для двухфазного прямого преобразователя SMPS:

                 | ------- | | ------
                 | | |
Пвольц --- | | --- | | --- |
                             | |
                             | -------- |

                        / | / |
                       / | / |
                      / | / |
                     / | / |
                    / | / | /
                   / | / | /
                  / | / | /
Pcurrent / | / | /
                / | --- / | --- /
 
Вы, несомненно, узнаете форму волны тока индуктора в первичной обмотке. текущая форма волны выше.Все дело в том, что вход формы выходного напряжения и тока полностью совпадают по фазе (без учета утечка L C и т. д. и т. д.).

В чем разница между ламинированным трансформатором и тороидальным трансформатором?

Нет кардинальной разницы между тороидальным трансформатором и трансформатором. обычный трансформатор. Оба работают одинаково. По сути разница только в механической форме трансформатора.

Основное отличие в том, что традиционный трансформатор и Тороидальный трансформатор намотан на другой сердечник трансформатора.Традиционный трансформер обычно использует так называемые "E"-ядра. которые сделаны из стопок железа. В трансформаторе Toroidla использован тороидальный Сердечник трнасформера (форма «О»). горячий сердечник обеспечивает замкнутую магнитную цепь и не теряет магнитный поток в свободное пространство, как если бы это же ядро ​​было в форме стержня. потерянный поток - это потеря энергии, поэтому жаровня обеспечит более высокую индуктивность, более тесная связь, более высокая эффективность и более высокий Q, и так далее. Вся концепция состоит в том, чтобы физически сконцентрировать поток там, где это необходимо.Кроме того, поскольку поток сосредоточен в сердечнике, компоненты, которые могут обычно подвержены влиянию близости индуктора / трансформатора, может быть установлен ближе к жаркому, а жаркий, как правило, будет меньше чем в катушке индуктивности или трансформаторе с использованием сердечников более традиционной формы.

Тороиды обычно изготавливаются из более тонкой полосы кремния более высокого качества. железо, и у них действительно непрерывная магнитная цепь. Это те базовые характеристики, обеспечивающие меньшие потери и близкие к нулю внешнего магнитного поля, которые являются обычными причинами выбора, часто более дорогостоящий, чем трансформатор с многослойным сердечником.

В принципе идеальная тороидальная обмотка не имеет внешнего магнитного поля. и на практике тороидальные трансформаторы имеют более низкие внешние поля, но конструкторы трансформаторов стремятся проектировать тороиды так, чтобы они были ближе к насыщение, которое увеличивает внешнее поле, в значительной степени устраняя преимущество.

Тороиды популярны в усилителях Hi-Fi, потому что они позволяют о слабом внешнем поле и, что гораздо важнее, потому что масса намотанного тороидального трансформатора меньше эквивалентного обычный трансформатор.

«Сплющенный» профиль тороидального трансформатора тоже придает ему больше площадь поверхности на единицу ВА, чем у обычного трансформатора, поэтому он рассеивает больше тепла на единицу повышения температуры, что дизайнеры эксплуатируют их, используя более высокую плотность тока.

Детали силового трансформатора

Когда сердечник трансформатора насыщается, он теряет свои индуктивные характеристики; Тогда ток первичной обмотки может достигать чрезвычайно высоких значений в течение нескольких циклов переменного тока. Поскольку трансформаторы остаются поляризованными при выключении, возникновение насыщения является функцией полярности и фазового угла цикла переменного тока при включении и выключении схемы.

Насыщение сердечника трансформатора может привести к необъяснимому перегоранию предохранителя, отказу системы или преждевременному выходу из строя переключателя и реле. Кроме того, по насыщению трансформатора пусковой ток от источника питания также может быть вызвано импульсом начального заряда фильтрующих конденсаторов.

Используя резистор, устройство броска тока или индуктивный входной фильтр во вторичной обмотке, вы можете уменьшить этот броск броска тока. Другое решение - мягкий пуск трансформатора с использованием резистора в первичной обмотке для ограничения пускового тока и тока насыщения до приемлемого уровня.

Источники информации

  • [1] Ханну Миеттинен, Kytnnn Elektroniikkaa, Infopress, 1976
  • [2] Различные новостные статьи Usenet
  • [3] Различные веб-документы
  • [4] Книга примечаний по применению компонентов Newport
  • [5] Интеллектуальный выключатель отключает ток включения трансформатора, EDN 23 апреля 1998 г.

автор: Томи Энгдаль


Коэффициент трансформации трансформатора (TTR) объяснил

Когда на первичную обмотку трансформатора подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле.Фотография: `` Quora

''.

Трансформаторы эффективно передают электрическую энергию от одной цепи к другой за счет магнитной индукции. Каждая фаза трансформатора состоит из двух отдельных обмоток катушки, намотанных на общий сердечник.

Первичная обмотка трансформатора получает электрическую энергию от источника питания. Когда на первичную обмотку подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле.

Если вторая обмотка намотана вокруг того же сердечника, магнитное поле индуцирует напряжение. Эта обмотка называется вторичной обмоткой. Величина напряжения, индуцируемого в каждом витке вторичной обмотки, будет такой же, как напряжение на каждом витке первичной обмотки; это называется коэффициентом трансформации трансформатора.

Если у вторичной обмотки меньше витков, чем у первичной, во вторичной будет индуцировано более низкое напряжение. Этот тип трансформатора называется понижающим трансформатором.

Вторичная обмотка с вдвое большим количеством витков, чем первичная, будет разрезана в два раза больше магнитным потоком, а во вторичной обмотке будет индуцировано удвоенное первичное напряжение. Этот трансформатор известен как повышающий трансформатор.

Примечание. Первичный элемент всегда подключен к источнику питания , а вторичный всегда подключен к нагрузке . Обмотка высокого или низкого напряжения может быть первичной или вторичной.


Как рассчитывается TTR

Общее индуцированное напряжение в каждой обмотке пропорционально количеству витков в этой обмотке, а ток обратно пропорционален как напряжению, так и количеству витков.

E1 / E2 = N1 / N2 = I2 / I1

E1 - это первичное напряжение, I1 - первичный ток, E2 - вторичное напряжение и I2 - вторичный ток, N1 - первичные витки, а N2 - вторичные витки. Если напряжение повышается, ток необходимо понижать, и наоборот.Число витков остается постоянным, если нет переключателя ответвлений.

Пример 1

Если первичное напряжение трансформатора составляет 110 вольт (В), первичная обмотка имеет 100 витков, а вторичная обмотка - 400 витков, каким будет вторичное напряжение?

E1 / E2 = N1 / N2
110 / E2 = 100/400
100 E2 = 44,000
E2 = 440 Вольт

Пример 2

Если первичный ток составляет 20 ампер, каким будет вторичный ток?

E2 x I2 = El x I1
440 x I2 = 110 x 20 = 2200
I2 = 5 ампер

Поскольку соотношение витков первичной и вторичной цепей составляет 1: 4, между первичным и вторичным напряжением должно быть соотношение 1: 4 и соотношение между первичным и вторичным током 4: 1.

При повышении напряжения ток понижается, при этом вольт, умноженные на ампер, остается постоянным. Это называется «вольт-ампер».

Рассчитайте отношение напряжения каждой трехфазной обмотки к линейному и нейтральному напряжению звездообразной обмотки. Разделите линейное напряжение обмотки на 1,732, чтобы получить правильное линейное напряжение.

Пример: 13200-480Y / 277 будет 13200/277 = 47,653

Проверьте положение устройства РПН, чтобы убедиться, что оно установлено в соответствии с напряжением, указанным на паспортной табличке.В противном случае информацию об испытании передаточного числа невозможно будет сравнить с паспортной табличкой.


Как измеряется TTR

Тест на соотношение витков позволяет обнаруживать короткое замыкание в обмотке, что указывает на нарушение изоляции путем определения правильного отношения витков. Короткое замыкание витков может быть результатом короткого замыкания или нарушения диэлектрической проницаемости.

Измерения выполняются путем подачи известного низкого напряжения на одну обмотку и измерения наведенного напряжения на соответствующей обмотке.Низкое напряжение обычно подается на высоковольтную обмотку, так что индуцированное напряжение ниже, что снижает опасность при выполнении теста.

Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке. Фотография: `` Quora

''.

Коэффициент напряжения, полученный при испытании, сравнивается с коэффициентом напряжения, указанным на паспортной табличке. Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке.

Соотношение, полученное в результате полевых испытаний, должно находиться в пределах 0,5% или в зависимости от того, что указывает производитель.

Новые трансформаторы хорошего качества обычно соответствуют заводской табличке с точностью до 0,1%. Для трансформаторов с трехфазным соединением треугольником или звездой / треугольником следует провести испытание на эквивалентность трех фаз. Испытание выполняется и рассчитывается для соответствующих одиночных обмоток.


Список литературы

Комментарии

5 комментариев

Все комментарии (5) Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Трансформатор ВА, кВА, калькулятор МВА, формула расчета номинальной мощности

Трансформатор ВА, кВА, МВА вычислитель:

Введите напряжение, ток или номинальную мощность трансформатора в ВА для расчета разноса.

Трансформатор ВА, кВА, МВА Расчет:

Трансформаторы - это статическое оборудование, которое используется для преобразования напряжения или тока в различные уровни. Это сердце энергосистем. Полная поставляемая полная мощность - это номинальная мощность трансформатора.Единица измерения полной мощности - ВА (Вольт-Ампер). Следовательно, трансформатор рассчитан только на ВА.

Иногда трансформатор может быть рассчитан на кВА (кило вольт-ампер) или МВА (мегавольт-ампер). Здесь кВА и МВА - единицы большего размера, которые используются для обозначения большего размера трансформатора.

Как рассчитать мощность трансформатора в ВА, кВА и МВА?

Как мы уже говорили, ВА - это единица полной мощности, и она будет рассчитываться как произведение входного напряжения и входного тока или произведение выходного напряжения и выходного тока.

В трансформаторе у нас есть два напряжения и два тока, и они равны В (первичный) Первичное напряжение в вольтах, В (вторичное) Вторичное напряжение в вольтах, I (первичное) Первичный ток в амперах и I (вторичный) вторичный ток в амперах.

Формула расчета номинальной мощности
ВА:

Мощность трансформатора в ВА для однофазной цепи

S (ВА) = V (первичный) * I (первичный) = V (вторичный) * I (вторичный)

Это произведение первичного напряжения и первичного тока или вторичного напряжения и вторичного тока.Это не зависит от коэффициента мощности.

Мощность трансформатора в ВА для трехфазного тока

У нас есть две формулы, основанные на межфазном напряжении и межфазном напряжении, и они равны

.

При линейном напряжении

S (ВА) = V (первичный L-L) * I (первичный) = V (вторичный L-L) * I (вторичный)

на основе напряжения нейтрали,

S (ВА) = 1,732 * V (первичный L-N) * I (первичный) = 1.732 * V (вторичный L-N) * I (вторичный)

Пример:

Рассчитайте номинальную мощность в ВА однофазного трансформатора с первичным напряжением 230 и номинальным первичным током 10 ампер.

ВА = 230 * 10

Мощность трансформатора = 2300 ВА

Также его можно рассчитать по вторичному напряжению и току.

Формула расчета номинальной мощности
кВА:
Номинальная мощность

кВА трансформатора S (кВА) равна произведению первичного тока I (первичный) в амперах и первичного напряжения V (первичный) в вольтах, разделенных на 1000.

S (кВА) = V (первичный) * I (первичный) /1000 = V (вторичный) * I (вторичный) /1000

Для трехфазного трансформатора, кВА Расчетная формула,

S (кВА) = 1,732 * V (первичный LN) * I (первичный) /10 3 = √ 3 * V (вторичный LN) * I (вторичный) / 10 3

S (кВА) = V (первичный L-L) * I (первичный) /10 3 = V (вторичный L-L) * I (вторичный) /10 3

Пример:

Рассчитайте номинальную мощность трансформатора в кВА, вторичное напряжение которого 11000 В, а вторичный ток 2 Ампер.

Примените нашу формулу,

S (кВА) = 11000 * 2/1000 = 22 кВА

Мощность трансформатора 22кВА

Формула расчета номинальной мощности
МВА:

МВА (мегавольт-ампер) трансформатора S (МВА) равно произведению первичного тока I (первичный) в амперах на первичное напряжение В (первичное) в вольт, деленное на 1000000.

S (MVA) = V (первичный) * I (первичный) /1000000 = V (вторичный) * I (вторичный) /1000000

Трехфазный трансформатор Расчет МВА:

S (MVA) = 1.732 * V (первичный L-N) * I (первичный) /10 6 = √ 3 * V (вторичный L-N) * I (вторичный) /10 6

S (MVA) = V (первичный L-L) * I (первичный) /10 6 = V (вторичный L-L) * I (вторичный) /10 6

Пример:

Рассчитайте номинальную мощность трансформатора в МВА, у которого первичное напряжение 110000 В и вторичный ток 100 ампер.

Примените нашу формулу,

S (кВА) = 110000 * 100/1000000 = 11 МВА

Номинал трансформатора 11 МВА

Для измерения тока и напряжения номиналом кВА и МВА мы используем трансформатор напряжения и трансформатор тока.

Рассчитайте номинальную мощность трансформатора по ваттам:

Ватт - единица измерения реальной мощности P (Вт) . Номинальная мощность трансформатора в ВА равна активной мощности P (Вт) , разделенной на коэффициент мощности.

S (ВА) = P (Ш) x pf

Мощность

кВА от W,

S (кВА) = P (Ш) x pf / 1000

МВА рейтинг от W,

S (MVA) = P (Ш) x pf / 1000000

Аналогично для кВА и МВА от реальной мощности,

S (кВА) = P (кВт) / pf

S (МВА) = P (МВт) / пф

Давайте возьмем и для примера вычислим номинальную мощность трансформатора в ВА выходной мощности 15000 Вт с коэффициентом мощности 0.90.

S (ВА) = 15000 x 0,9 = 13500 ВА

S (кВА) = 15000 x 0,9 / 1000 = 13,5 кВА

S (МВА) = 15000 x 0,9 / 1000000 = 0,0135 МВА

Схема потока мощности

генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Диаграмма потока мощности используется для определения эффективности генератора или двигателя. На приведенном ниже рисунке схемы потока мощности генератора постоянного тока показано, что изначально механическая мощность задается как входная, которая преобразуется в электрическую энергию, а выходная мощность получается в виде электроэнергии.Существуют различные потери, такие как трение, сопротивление воздуха, паразитные потери и потери в сердечнике.

Схема потока мощности генератора постоянного тока показана ниже:

Схема потока мощности генератора постоянного тока

В генераторе постоянного тока входом является механическая мощность. Потребляемая мощность определяется уравнением, показанным ниже.

Где,

ω м - угловая скорость якоря в радианах в секунду.

Ʈ приложение - приложенный крутящий момент в Ньютон-метрах

Сумма паразитных потерь, механических потерь и потерь в сердечнике вычитается из входной мощности, т.е.е. P в , чтобы получить чистую механическую мощность, преобразованную в электрическую, путем электромеханического преобразования.

Где Ʈe - электромагнитный момент. Получаемая в результате электрическая мощность определяется уравнением:

Чистая выходная электрическая мощность получается вычитанием потерь электроэнергии I 2 R и потерь в щетке из P conv .

Где,

В T - это напряжение на клеммах, а I L - ток, подаваемый на нагрузку.

Схема потока мощности двигателя постоянного тока показана ниже:

Схема потока мощности двигателя постоянного тока

Из схемы потока мощности двигателя постоянного тока ясно, что входной сигнал, который подается на двигатель, имеет электрическую форму, которая преобразуется в механическую энергию на второй стадии. Выходная мощность выражается в механической мощности.

В двигателе постоянного тока входная электрическая мощность Pin определяется уравнением, показанным ниже:

Выходная мощность определяется уравнением, показанным ниже.

Также, Где,

Ʈ L - момент нагрузки в Ньютон-метрах

Таким образом, диаграмма потока мощности дает общее представление о том, как одна форма энергии преобразуется в другую форму.

Трансформаторы - переменного тока, переменного тока, повышающий трансформатор, понижающий трансформатор, первичная обмотка, вторичная обмотка, железный сердечник

Трансформаторы изменяют напряжение источника питания переменного тока.

Иногда трансформаторы увеличивают выходное напряжение, чем входное, это СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .В повышающем трансформаторе на вторичной обмотке больше витков провода, чем на первичной обмотке.

Иногда трансформаторы делают выходное напряжение меньше входного, это СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР . В понижающем трансформаторе на первичной обмотке больше витков провода, чем на вторичной.

Трансформаторы используются в национальной сети.

Как работает трансформатор

Переменный ток (ac) в первичной катушке (входная катушка) создает изменяющееся магнитное поле в сердечнике из ламинированного мягкого железа .

Изменяющееся магнитное поле индуцирует разность потенциалов (напряжение) во вторичной катушке (выходная катушка).

Уравнения для трансформаторов

Мы можем рассчитать выходное напряжение трансформатора, если мы знаем входное напряжение и количество витков (катушек) на первичной и вторичной катушках, используя приведенное ниже уравнение;

В p = вход разности потенциалов (напряжения) на первичной катушке

В с = выход разности потенциалов (напряжений) на вторичной обмотке

n p = количество витков (витков) провода на первичной обмотке

n s = количество витков (витков) провода на вторичной обмотке

Трансформаторы - очень эффективные устройства, если мы предположим, что они на 100% эффективны (без потерь энергии), тогда электрическая входная мощность будет равна электрической выходной мощности, и это дает новое уравнение для использования;

Где I p - ток первичной обмотки, а I s - ток вторичной обмотки.

Щелкните, чтобы перейти к переключению трансформаторов режима.

E-36 - Политика в отношении функций компенсации потерь, которые влияют на юридические единицы измерения в метрах

Категория: Электроэнергия
Дата выдачи :
Дата вступления в силу :
Номер редакции : нет
Заменяет : нет


Содержание


1.0 Область применения

Этот бюллетень применяется к расчету значений компенсации потерь для силовых трансформаторов и линий электропередач в определенных местах площадки, используемых со счетчиками электроэнергии и вспомогательными устройствами в соответствии с Законом об инспекции электроэнергии и газа для установления исходных юридических единиц измерения (SLUM) или обработанных юридические единицы измерения (СЛИВЫ).

2.0 Назначение

Цель этого бюллетеня - сообщить о политике компании Measurement Canada по применению компенсации потерь к количественным значениям, заявленным в сделках по торговле электроэнергией, как для поставленной, так и для полученной энергии.

3.0 Ссылки

4.0 Определения

Фактический ток
(courant réel)

Ток, определяемый утвержденной функцией счетчика I 2 ч.

Фактическое напряжение
(напряжение)

Напряжение, определенное с помощью утвержденной счетчиком функции V 2 h.

Аттестация
(аттестация)

Обязательный документ, который торжественно заявляет в письменной форме, что конкретное требование этого документа было соблюдено и что это заключение является точным отображением фактов, подтвержденных подписавшим лицом.

Теорема Блонделя
(теория Блонделя)

В системе проводников N правильно подключенные элементы счетчика N-1 будут правильно измерять потребляемую мощность или энергию. Подключение должно быть таким, чтобы все потенциальные катушки имели общую привязку к проводнику, в котором нет катушки тока.

Потери меди
(perte dans le cuivre)

Потери активной и реактивной мощности трансформатора или линии электропередачи при фактическом токе нагрузки (также известные как потери в меди или обмотки для силовых трансформаторов).

Потери в сердечнике
(perte dans le noyau)

Активная и реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом напряжении без тока нагрузки (также известная как потери в сердечнике или в стали).

Полная потеря нагрузки (вар)
(perte à pleine charge [en voltampères réactifs])

Реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при полном токе нагрузки.

Полная потеря нагрузки (ватт)
(perte à pleine charge [en Watts])

Активная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при токе полной нагрузки.

Утрата железа
(perte dans le fer)

Активная и реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом напряжении без тока нагрузки (также известная как потери в сердечнике или в стали).

Потеря нагрузки
(без оплаты)

Потери активной и реактивной мощности трансформатора или линии электропередачи при фактическом токе нагрузки (также известные как потери в меди или обмотки для силовых трансформаторов).

Потери нагрузки (вар.)
(perte due à la charge [en voltampères réactifs])

Реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом токе нагрузки.

Потери нагрузки (ватт)
(в зависимости от заряда [в ваттах])

Активная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом токе нагрузки.

Нагрузка в процентах от полного сопротивления короткого замыкания
(процент заряда импеданса в судовой цепи)

Импеданс силового трансформатора при коротком замыкании, выраженный в процентах от первичного напряжения, необходимого для циркуляции тока полной нагрузки во вторичной обмотке, замкнутой накоротко, до номинального первичного напряжения.

Компенсация убытков
(компенсация убытков)

Средство для установления юридической единицы измерения, когда точка измерения и точка обслуживания физически разделены, что приводит к измеримым потерям. Эти потери могут быть использованы для корректировки регистрации счетчика для окончательной (компенсированной) юридической единицы измерения.

Потери холостого хода
(perte à vide)

Активная и реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом напряжении без тока нагрузки (также известная как потери в сердечнике или в стали).

Потери холостого хода (вар.)
(perte à vide [en voltampères réactifs])

Реактивная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом напряжении без тока нагрузки.

Потери холостого хода (Вт)
(perte à vide [en Watts])

Активная мощность, потребляемая обмотками трансформатора или линией питания при фактическом напряжении без тока нагрузки.

Ток возбуждения в процентах без нагрузки
(поток возбуждения à vide)

Процент тока полной нагрузки, протекающего через линейные клеммы силового трансформатора, когда все другие обмотки разомкнуты и на него подается номинальное напряжение.

Процентное сопротивление
(максимальное сопротивление)

Падение напряжения при полной нагрузке из-за сопротивления обмотки и реактивного сопротивления утечки, выраженное в процентах от номинального напряжения.

Номинальная (полная) мощность
(номинальная мощность [apparente])

Номинальная мощность трансформатора в вольт-амперах, указанная в протоколе испытаний (обычно указывается в мегавольт-амперах).

Номинальный ток
(номинальный ток)

Ток при номинальной мощности трансформатора, как указано в протоколе испытаний.

Номинальное напряжение
(номинальное напряжение)

Напряжение при номинальной мощности трансформатора, как указано в протоколе испытаний.

Контрольный лист
(feuille d'essai)

Источник технической информации о силовом трансформаторе и / или линии электропередачи. Данные могут поступать из тестовых листов, отчетов или других приемлемых источников.

Потери в обмотке
(perte aux enroulements)

Потери активной и реактивной мощности трансформатора или линии электропередачи при фактическом токе нагрузки (также известные как потери в меди или обмотки для силовых трансформаторов)..

Тип обмотки
(type d'enroulement)

Тип обмотки: первичная, вторичная или третичная.

5.0 Фон

Этот бюллетень был составлен в поддержку рекомендаций, разработанных Совместной рабочей группой по компенсации потерь электроэнергии.

Функции компенсации потерь - это средство определения неизмеренных потерь, которые возникают, когда фактическое местоположение счетчика отличается от заявленного места торговли.Энергия, рассеиваемая между точками обмена и измерения, не может быть измерена напрямую. Потери рассчитываются косвенно с использованием теории трансформаторов, теории цепей, а также токов и напряжений на счетчике. Счетчики с компенсацией потерь работают по формулам, которые добавляют или вычитают потери к регистрации измеряемой юридической единицы измерения (LUM).

Примером этого является установка, в которой счетчик подключается к низковольтной стороне силового трансформатора, а смена владельца и точка обмена происходят на высоковольтной стороне трансформатора.Это физическое разделение между счетчиком и фактически заявленной торговой точкой приводит к измеримым потерям. Бывают также случаи, когда смена владельца и торговля происходит на полпути вдоль линии электропередачи, что делает установку счетчика непрактичной или невозможной. В этом случае за регистрацию по счетчику будет возмещена заявленная торговая точка или местонахождение.

6.0 Политика применения компенсации убытков к юридическим единицам измерения

6,1 Общие

6.1.1 Применение формул и процессов

Компенсация убытков может применяться в соответствии с формулами и процедурами, указанными в S-E-11 и S-E-12.

6.1.2 Применение бюллетеня E-27

Возмещение убытков может применяться в соответствии с бюллетенем Е-27.

6.1.3 Применение одобрения типа и других требований

Счетчики, используемые для компенсации потерь, должны соответствовать требованиям утверждения типа для функций I 2 h и V 2 h SE-06 и LMB-EG-07, а также другим применимым соответствующим требованиям утверждения типа SE- 06 и LMB-EG-07.

6.1.4 Применение требований к поверке
Счетчики

, используемые для компенсации потерь, должны быть поверены в соответствии с требованиями, указанными для функций I 2 h и V 2 h S-E-02, а также другими применимыми соответствующими требованиями к поверке измерений S-E-02.

6.1.5 Срок реализации

Требования компенсации потерь регулируются теми же сроками реализации, которые указаны в бюллетене E-31 для утверждения типа, проверки, установки и использования устройств в соответствии с новыми требованиями и политиками.

7.0 Требования к расчету компенсации потерь

7.1 Общие

7.1.1 Методы компенсации потерь

Признаются два следующих метода определения убытков и определения стоимости компенсированных убытков.

  1. I 2 ч / об 2 ч метод
  2. ВА метод
7.1.2 Предпочтительный метод

Метод I 2 h / V 2 h является предпочтительным методом определения компенсации потерь и единственным методом, который будет использоваться в утвержденных счетчиках.

7,2 I

2 ч / об 2 ч метод
7.2.1 Использование юридических единиц измерения I
2 h и V 2 h

В методе компенсации потерь I 2 h / V 2 h используются LUM I 2 h и V 2 h для расчета соответствующих потерь в линиях электропередачи и силовых трансформаторах.

7.2.2 Внутри счетчика приложение с двухобмоточным силовым трансформатором

Метод I 2 h / V 2 h может использоваться для приложений внутри счетчика, где силовой трансформатор имеет две обмотки.

7.2.3 Метод, применяемый вне счетчика для силовых трансформаторов с двумя или более обмотками

Метод I 2 h / V 2 h может использоваться для определения потерь вне счетчика для силовых трансформаторов с двумя или более обмотками и требует использования юридически значимой информации SLUM (юридически значимой в форме I 2 h и V 2 h) от счетчика (ов).

7,3 ВА метод

7.3.1 Стандарты и руководящие документы

Метод VA для определения компенсации потерь должен основываться на стандартах и ​​руководящих документах, установленных Независимым оператором электроэнергетической системы провинции Онтарио (IESO) в следующих документах:

  1. MDP_STD_0005 - Регулировка потерь для конкретного объекта: Требования к корректировке показаний счетчика для конкретных потерь на рынке, управляемом IESO, Выпуск 4; и
  2. MDP_PRO_0011 - Справочник по маркетингу 3: учетная часть 3.5 корректировок потерь для конкретных площадок, выпуск 8.
7.3.2 Ограничения метода ВА

Метод VA ограничен теми ситуациями, в которых природа оборудования физически препятствует установке измерительного оборудования, необходимого для применения метода I 2 h / V 2 h. Этот метод применим только для определения компенсации потерь за пределами счетчика, где нельзя использовать метод I 2 h / V 2 h.

7.3.3 Официальная аттестация используемых коэффициентов

Официальное подтверждение всех коэффициентов, используемых при определении расчетов потерь вне счетчика, должно основываться на положениях MDP_STD_0005 и MDP_RRO_0011.Аттестация должна быть подписана уполномоченным органом по подписанию, и эта запись должна храниться у владельца / подрядчика в соответствии с параграфом 11 (2) ( м ) Правил проверки электроэнергии и газа .

7.3.4 Моделирование схемы замещения фаз

VA-метод компенсации потерь требует моделирования схемы замещения фаз линий электропередач и трансформатора (ов), которые представляют неизмеренные потери на месте измерения. Анализ потока нагрузки должен быть выполнен на модели эквивалентной схемы для определения активных и реактивных потерь в системе в диапазоне рабочих условий на площадке.Данные о потерях, полученные в результате анализа потока нагрузки, должны использоваться для установления функциональной взаимосвязи между измеренной полной мощностью и активными и реактивными потерями. Функциональная связь должна иметь форму, обеспечиваемую следующими двумя полиномиальными уравнениями второго порядка:

Где:

  1. Вт потеря - потеря активной мощности в компоненте энергосистемы
  2. Var loss - потеря реактивной мощности в компоненте энергосистемы
  3. ВА - полная мощность, измеренная счетчиками на вторичной и третичной обмотках трансформатора
  4. Коэффициенты с K1 по K6 определяются численными методами, описанными ниже
7.3.5 Требования к установлению коэффициентов потерь

Для установления коэффициентов поправки на потери по методу VA требуется:

  1. , устанавливающий однолинейную схему и электрические свойства компонента энергосистемы;
  2. , устанавливающий полный диапазон возможностей распределения нагрузки между обмотками, током нейтрали, коэффициентом мощности, входным напряжением системы и положением ответвлений РПН под нагрузкой, которые можно разумно ожидать в течение жизненного цикла установки;
  3. с использованием метода аппроксимации числовой кривой (исследование потока нагрузки) для расчета потерь в нескольких точках в диапазоне каждой переменной;
  4. графическое отображение потерь в зависимости от спроса, который будет наблюдаться при измерении;
  5. с использованием числовой аппроксимации кривой для определения коэффициентов полиномиальной функции второго порядка, которые должны использоваться для оценки потерь;
  6. с использованием метода аппроксимации числовой кривой для определения измерения качества результирующих прогнозов (R 2 ).
7.3.6 R
2 пределы значений

Значение R 2 является мерой наилучшего соответствия и принимает значения в диапазоне от нуля до единицы. Значение от 0,95 до 1,0 указывает на то, что общую ВА можно использовать для надежного прогнозирования потерь.

7.3.7 R
2 значений менее 0,95

Метод VA для компенсации потерь нельзя использовать в случае, если R 2 значения меньше 0,95.

7.3.8 Данные моделирования и пример кривой

Пример данных моделирования и аппроксимированных графиков данных прогнозируемых потерь в результате моделирования приведен в Приложении C.

7.4 Множественные преобразования и / или комбинации строк

Значения компенсации потерь для множественных преобразований (каскадных или последовательных трансформаторов) и / или комбинаций линий могут быть рассчитаны с использованием метода I 2 h / V 2 h. Множественные преобразования могут быть смоделированы как один трансформатор и / или линия. Модель и связанные параметры должны быть задокументированы и подписаны уполномоченным органом подписи. Эта запись должна храниться у владельца или подрядчика в соответствии с параграфом 11 (2) ( м ) Правил по контролю за электроэнергией и газом.

8.0 Информация, необходимая для расчета компенсации потерь

8.1 Параметры силового распределительного трансформатора

Информация, указанная в Таблице 1, должна храниться у владельца или подрядчика, если потери в силовом распределительном трансформаторе применяются к LUM, используемым в торговых целях.

Таблица 1 - Запись данных о силовом распределительном трансформаторе
Арт. Краткая форма Подробное описание
1 ВА, номинальная Номинальная мощность силового трансформатора
2 Vpri / Vpri рейтинг Номинальное первичное напряжение силового трансформатора
3 Vsec / Vsec номинальное значение Вторичное номинальное напряжение силового трансформатора
4 I pri / рейтинг Ipri Первичный номинальный ток силового трансформатора
5 I сек / Isec номинальное значение Вторичный номинальный ток силового трансформатора
6 % EXC Ток возбуждения силового трансформатора в процентах
7 % Я Полное сопротивление силового трансформатора в процентах (из таблицы данных испытаний, включая эталонную температуру)
8 CTR Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов, питающих ток к счетчику
9 VTR Коэффициент трансформации для измерительных трансформаторов, подающих напряжение на счетчик
10 Элементы Количество элементов счетчика (используйте 3 для всех счетчиков 2 ½ элемента)
11 VA, фаза Номинальная мощность силового трансформатора на фазу, ВА
12 LWFe NL Потери холостого хода (Вт) (по данным протокола испытаний)
13 LVFe NL Потери холостого хода (вар) (обычно рассчитываются на основе данных испытательного листа)
14 LWCu FL Потери нагрузки (Вт) (из данных испытательного листа, включая эталонную температуру)
15 LVCu FL Потери нагрузки (вар.) (Обычно рассчитываются на основе данных испытательного листа, включая эталонную температуру)
16 I оценка Номинальный ток трансформатора
17 V номинальное значение Номинальное напряжение (трансформатор)

Примечание: Политики и требования, изложенные в этом бюллетене и S-E-11, устанавливаются на основе определенных параметров трансформатора.Эти параметры обычно находятся в листах данных испытаний трансформаторов, которые соответствуют стандарту C57.12.00 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) - Стандарт IEEE для общих требований к распределительным, силовым и регулирующим трансформаторам, погруженным в жидкость, или другим применимым требованиям. из серии стандартов IEEE C57 TM .

8.2 Параметры линии электропередачи

Информация, записанная в Таблице 2, должна храниться у владельца или подрядчика, если линейные потери применяются к LUM, используемым в торговых целях.

Таблица 2 - Запись данных о потерях в линии питания
Арт. Краткая форма Подробное описание
1 п Количество жил
2 л Длина линии (единицы, совместимые с сопротивлением проводника)
3 р Сопротивление проводника на единицу длины
4 x л Индуктивное сопротивление проводника на единицу длины
5 r т Сопротивление проводника с поправкой на влияние температуры на единицу длины
6 G л Электропроводимость на длину жилы
7 B л Принятие на службу длины кондуктора

Примечание: Политики и требования, изложенные в этом бюллетене и S-E-11, устанавливаются на основе определенных параметров линии электропередачи.Эти параметры обычно устанавливаются в соответствии со Справочником по электротехнике по алюминию, опубликованным алюминиевой ассоциацией, IEEE 738 - Стандарт для расчета зависимости тока от температуры для неизолированных воздушных проводов и IEC 287 - Электрические кабели - Расчет номинального тока.

9,0 Потери и распределение потерь по множественным точкам учета

Если в одном компоненте энергосистемы имеется несколько точек измерения (например, силовой трансформатор, линия электропередачи и т. Д.)), компенсация убытков должна определяться с использованием методов, указанных в S-E-11, раздел 6.2.3 e).

Подрядчик должен вести учет метода и / или договорных соглашений, используемых для распределения убытков каждой стороне.

Если положения этого раздела не учитывают должным образом потребности подрядчика в распределении, можно подать заявку в Measurement Canada для особого рассмотрения метода распределения, предложенного коммунальным предприятием.

Приложение A - Пример расчета компенсации потерь трансформатора

А.1 силовой трансформатор с фиксированным ответвлением на номинальном ответвлении

Точка измерения, расположенная на вторичной стороне силового трансформатора, с точкой обслуживания, расположенной на первичной или высоковольтной стороне силового трансформатора.

Этот пример основан на измеренном линейном напряжении 2400 В и измеренном линейном токе 3000 А.

Таблица A1 - Данные силового трансформатора от производителя трансформатора Сноска 1
Параметры Фаза 1 Фаза 2 Фаза 3
Оценка МВА 3.333 3,333 3,333
Vpri / Vpri с рейтингом 115 000 115 000 115 000
Vsec / Vsec номинальное значение 2,520 2,520 2,520
LWFe NL 9,650 9 690 9,340
LWCu FL 18 935 18 400 18 692
% EXC 1.00 1,06 0,91
% Z при 75 ° C 8,16 8,03 8,12

Сноски

Сноска 1

Справочник по учету электроэнергии, 10 th edition, Вашингтон, округ Колумбия: Edison Electric Institute, 2002, стр 258-262.

Вернуться к сноске 1 реферер

Доступные отводы напряжения: 115 000; 112,125; 109 250; 106 375; 103 500

3-х проводный, треугольник: 2-х элементный счетчик

А.2 Расчет потерь мощности трансформатора без нагрузки

A.3 Расчет потерь мощности трансформатора на нагрузке

A.4 Расчет потерь переменного тока холостого хода трансформатора

А.5 Расчет потерь мощности трансформатора

Приложение B - Пример расчета компенсации потерь в линии питания

B.1 Компенсация потерь в линии в зависимости от климатических условий

Точка измерения расположена после точки обслуживания на неизолированных воздушных проводах. Потери в линии должны быть добавлены к поставленной мощности и количеству энергии.

Таблица данных линии электропередачи основана на Руководстве по алюминиевым электрическим проводникам (см. Таблицу 4-5 и Таблицу 4-6, где указаны значения, указанные ниже ) .

.
Таблица B1 - Данные линии электропередачи
Номер ссылки Товар Значение Блок
п Максимальный поток мощности 18 МВт
В Номинальное напряжение 130 кВ
I Максимальный ток 79.94 A
л Длина (L) 7,05 км
Кодовое слово проводника Дейзи
n Количество проводов 7
Диаметр проводника 0.586 в
R или Сопротивление прямой последовательности на единицу длины при 50 ° C (ra) 0,384 Ом / миля
x i Самореактивное сопротивление прямой последовательности на единицу длины (xa) 0,489 Ом / миля

Б.2 Расчет линейных потерь

1) Потери в линии (Вт)

Где:

PLLW t = Потери в линии питания в ваттах (влияние климата)

I act = Фактический ток (полученный из измерения I 2 ч)

r t = сопротивление (с поправкой на климатические воздействия) на единицу длины

L = длина проводника

Примечание: См. Параграф ниже в 2) для расчета r t .

2) Потери в линии (l var, индуктивная)

Где:

PLLv = (Мощность) потери в линии (var)

I act = Фактический ток (полученный из измерения I 2 ч)

x i = Индуктивное сопротивление на единицу длины (Ом / км)

L = длина проводника

Расчет сопротивления жилы r t выполняется согласно стандарту IEEE 738-2006, п.8, с уравнениями (1a), (1b), (3a) и (3b). Уравнение (3a) применяется при низких скоростях ветра, а уравнение (3b) применяется при высоких скоростях ветра (при условии следующего: направление ветра перпендикулярно оси, а солнечное излучение и отвод тепла незначительны по сравнению с потерями I²R и конвекцией).

Приложение C - Примеры моделирования для метода VA для компенсации потерь

  • C.1 Примеры метода VA можно найти в документах IESO MDP_STD_0005 и MDP_PRO_0011.
  • С.2 Схема замещения фаз для двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 4.2 стандарта IESO MDP_STD_0005, раздел 4.2.
  • C.3 Пофазная эквивалентная схема для трехобмоточного трансформатора, используемого для метода VA для компенсации потерь, может быть найдена на рисунке 9.1 стандарта IESO MDP_STD_0005, раздел 9.

Примеры того, как применяется метод VA для компенсации потерь, приведены в Приложении B к MDP_STD_0005.

В таблице C1 показаны потери, рассчитанные в каждой точке нагрузки.

Таблица C1 - Расчетные потери в точках нагрузки
Общая загрузка объекта Итого убытки
МВт Мвар МВА кВт квар
0,00 10,16 5.76
1,8 0,8718 2,00 11,86 50,22
3,6 1,7436 4,00 17,16 149,81
5,4 2,6153 6,00 26,06 320,14
7,2 3.4871 8,00 38,96 565,37
9 4.3589 10,00 56,06 890,27
10,8 5.2307 12,00 77,66 1300,43
12,6 6,1025 14,00 104.06 1802,36

На приведенных выше цифрах показаны требуемые коэффициенты корректировки потерь. Кривые, показанные ниже, показывают результирующий график. Для расчета коэффициентов К и R 2 использовалось программное обеспечение для аппроксимации кривой.

Рисунок 1: Кривая потерь в кВт с использованием метода VA

Рисунок 2: Кривая потерь квар с использованием метода VA

Приложение D - Распределение убытков

Рисунок 1 Приложение D. Два потребителя используют один и тот же силовой трансформатор

Д.1. Общее использование = M1 + M2

D.2 Расчет убытков

где:

iph = Количество интервалов в час

EL = Количество элементов счетчика

Таблица D1 - данные M1
Время кВтч M1 кварч М1 кВА · ч М1 кВ 2 ч M1 I 2 ч M1
0:30 237.54 8,34 237,66 155,43 365,00
0:35 235,44 8,22 235,56 155,43 357,50
Таблица D2 - данные M2
Время кВтч M2 кварч м2 кВА · ч М2
0:30 46.98 27,63 54,45
0:35 46,08 28,17 54,09
Таблица D3 - Итоговые значения
Время кВтч M1 + M2 кварч М1 + М2 кВА · ч всего рассчитано кВ 2 ч M1
измерено
I 2 ч Итого рассчитано
0:30 284.52 35,97 286,7847125 155,43 529.1357293
0:35 281,52 36,39 283,8621893 155,43 518.4062037
Таблица D4 - Потери трансформатора
Время LWFe (кВтч) LWCu (кВтч) LVFe
(кварч)
LVCu (кварч) Потери в трансформаторе
кВтч
Потери трансформатора
кварч
0:30 6.00 0,021 7,89 0,76 6,02 8,65
0:35 6,00 0,021 7,89 0,75 6,02 8,64
Таблица D5.1 - Отнесение убытков к L1
Время кВтч M1 потеря кварч М1 потеря
0:30 5.03 7,23
0:35 5,04 7,23
Таблица D5.2 - Распределение потерь на L2
Время кВтч M2 потеря кварч м2 потеря
0:30 0,99 1,43
0:35 0.99 1,41
Таблица D5.3 - Юридические единицы измерения для клиентов 1 и 2
Время кВтч L1 кварч Л1 кВтч L2 кварч L2
0:30 242,57 15.57 47,97 29,06
0:35 240,48 15,45 47.07 29,58

D.3 Пример распределения с использованием второго трансформатора

Для примера, показанного на рисунке D1 ниже, T1 обслуживает клиента L1 и клиента L2. Потребительский счетчик L2 расположен на вторичной обмотке второго трансформатора Т2.

Если ссылка на требования по установке и использованию раздела 6.2.3 e) .i) из S-E-11, Wh M1 и varh M1 являются юридически значимыми значениями, установленными для клиента L1. Принимая во внимание, что Wh M2 и varh M2 значения устанавливаются из скомпенсированных значений PLUM для потребителя L2 (юридически значимые значения счетчика M2 + значения потерь T2) следующим образом:

Рисунок D2: Использование двух силовых трансформаторов

Рисунок D3: Потребитель и генератор используют один и тот же силовой трансформатор

Два потребителя подключены через один силовой трансформатор.Клиент 1 потребляет энергию, а клиент 2 вырабатывает энергию. Общая энергия, протекающая через общий компонент энергосистемы, представляет собой чистую выработку. Потери нагрузки могут быть распределены между двумя или более различными классами подключенных потребителей одним из следующих методов:

  1. Распределение потерь нагрузки на основе абсолютной измеренной брутто-нагрузки для каждого потребителя
    1. M1 (генератор 0 МВт, нагрузка 25 МВт): потери нагрузки распределены исходя из нагрузки 25 МВт для потребителя 1
    2. M2 (генератор 100 МВт, нагрузка 0 МВт): потери нагрузки распределены на основе выработки 100 МВт для потребителя 2
  2. Распределение потерь нагрузки на основе независимой общей измеренной нагрузки для каждого потребителя.

    Каждая точка измерения считается независимой одноточечной измерительной установкой. Убытки должны быть установлены в соответствии с положениями раздела 6.2.3 S-E-11.

  3. Распределение потерь нагрузки на основе чистого потока энергии через общий компонент энергосистемы.

    МВт (генерация 75 МВт, нагрузка 0 МВт): потери нагрузки распределены на основе чистой выработки 75 МВт.

    Потери нагрузки могут быть отнесены на счет потребителя 2, поскольку они вызывают чистый поток, способствующий потерям нагрузки через силовой трансформатор.

Приложение E - Пример I

2 ч / В 2 ч расчет параметров потерь методом для двух последовательно соединенных трансформаторов

Рисунок E.1: Однолинейная схема

E.1 Описание

Трансформатор T1 состоит из трех однофазных трансформаторов: T1R (красная фаза), T1W (белая фаза) и T1B (синяя фаза), каждый номинал 1 МВА. Однофазные трансформаторы сконфигурированы для преобразования треугольник / звезда (D / Y) и включены последовательно с трехфазным трансформатором T2, подключенным к шине нагрузки.Учет доходов осуществляется на стороне низкого напряжения Т2.

T1 Мощность трехфазной батареи: 3 МВА, 44 кВ - 4,16 / 2,4 кВ, подключены D / Y. Устройство РПН на стороне 44 кВ.

T2, 3 фазы: 2,2 МВА, 4,16 / 2,4 кВ - 600/347 В, соединение Y / Y с ответвлениями ± 10% на стороне 4,16 кВ.

E.2 Допущения

Нормальное рабочее напряжение составляет 44 кВ и 4,16 кВ.

Рабочие ответвления трансформатора 44 кВ и 4.16 кВ (т. Е. Номинальное межфазное первичное напряжение для T1 и T2 соответственно).

Падением напряжения и потерями в кабелях между трансформаторами T1 и T2 можно пренебречь.

Падение напряжения во вторичных кабелях измерительного трансформатора напряжения составляет 0,00%.

Таблица 1 - Номинальные параметры трансформатора изготовителя
Трансформатор Номинальное первичное напряжение
(В)
Номинальное вторичное напряжение
(В)
Номинальная мощность (МВА) Потери холостого хода (железо)
(кВт)
Потери нагрузки (медь)
(кВт)
Процентный ток возбуждения
(%)
Полное сопротивление в процентах
(%)
T1 R
(красная фаза)
44,000
p-p Сноска 2
2,400
p-n Сноска 3
1.0 2,03 7,83 1,46 5,46
T1 W
(белая фаза)
44,000
p-p Сноска 2
2,400
p-n Сноска 3
1,0 2,02 8,02 1,072 5,46
T1 B
(синяя фаза)
44,000
p-p Сноска 2
2,400
p-n Сноска 3
1.0 2,0 ​​ 7,84 1,25 5,57
T2 4,160/2400
p-p Сноска 2 / p-n Сноска 3
600/347
p-p Сноска 2 / p-n Сноска 3
2,2 1,25 3,8 0,4 2.44

E.3 Результаты заводских испытаний трансформатора T1

R

ВА TXtest = 1000 кВА Номинальная кВА, однофазный

Впри номинальном = 44000 В Номинальное первичное напряжение, p-p

В сек номинальное = 2400 В вторичное номинальное напряжение, p-n

LWFe TXtest = 2,03 кВт Потери холостого хода (потери в железе)

% EXC = 1,46% Ток возбуждения в процентах

LWCu TXtest = 7.83 кВт Потери нагрузки (потери в меди)

% Z = 5,46% Импеданс в процентах

E.3.1 Расчет трансформатора T1
R активных и реактивных потерь при номинальном напряжении и мощности

T1 R работает на своих основных ответвлениях при номинальном напряжении, и никаких корректировок заводских потерь холостого хода и нагрузки не требуется.

E.4 Результаты заводских испытаний трансформатора T1

W

ВА TXtest = 1000 кВА Номинальная кВА, однофазный

Впри номинальном = 44000 В Номинальное первичное напряжение, p-p

В сек номинальное = 2400 В вторичное номинальное напряжение, p-n

LWFe TXtest = 2,02 кВт Потери холостого хода (потери в железе)

% EXC = 1,072% Ток возбуждения в процентах

LWCu TXtest = 8,02 кВт Потери нагрузки (потери в меди)

% Z = 5.46% Процентное сопротивление

E.4.1 Расчет трансформатора Т1
Вт активных и реактивных потерь при номинальном напряжении и мощности

T1 W работает на своих основных ответвлениях при номинальном напряжении, и никаких настроек производителя без нагрузки и потерь нагрузки не требуется.

E.5 Результаты заводских испытаний трансформатора T1

B

ВА TXtest = 1000 кВА Номинальная кВА, однофазный

Впри номинальном = 44000 В Номинальное первичное напряжение, p-p

В сек номинальное = 2400 В вторичное номинальное напряжение, p-n

LWFe TXtest = 2.0 кВт Потери холостого хода (потери в железе)

% EXC = 1,25% Ток возбуждения в процентах

LWCu TXtest = 7,84 кВт Потери нагрузки (потери в меди)

% Z = 5,57% Импеданс в процентах

E.5.1 Расчет трансформатора T1
B активных и реактивных потерь при номинальном напряжении и мощности

T1 B работает на своих основных ответвлениях при номинальном напряжении, и никаких корректировок заводских потерь холостого хода и нагрузки не требуется.

E.6 Активные и реактивные потери для банка T1

E.6.1 Результаты заводских испытаний трансформатора T2

ВА TXtest = 2200 кВА Номинальная кВА, однофазный

Впри номинальном = 4160/2400 В Номинальное первичное напряжение, размах / размах

Всек, номинальное = 600/347 В Номинальное вторичное напряжение, размах / размах

LWFe TXtest = 1.25 кВт Потери холостого хода (потери в железе)

% EXC = 0,4% ток возбуждения в процентах

LWCu TXtest = 3,8 кВт Потери нагрузки (потери в меди)

% Z = 2,44% Импеданс в процентах

E.6.2 Расчет активных и реактивных потерь трансформатора T2 при номинальном напряжении и мощности

T2 работает на своих основных ответвлениях при номинальном напряжении, и никаких настроек производителя без нагрузки и потерь нагрузки не требуется.

E.7 Потери для Т1 и Т2

E.8 Информация и расчеты для коммерческого учета на стороне низкого напряжения T2

Измерение находится на стороне низкого напряжения T2. Узел учета состоит из многофазного трехэлементного счетчика, трех измерительных трансформаторов тока и трех измерительных трансформаторов напряжения.

Элементов = 3

Коэффициент трансформации тока = 2000: 5 A

Коэффициент трансформации напряжения = 360: 120 В

E.9 Расчет параметров потерь

Расчет параметров потерь, обозначенных ниже как A и B, представляет потери в кВт без нагрузки и при полной нагрузке по каждой фазе и пропорционален потерям, зависящим от тока и напряжения. Параметры потерь, обозначенные ниже как C и D, представляют потери в квар без нагрузки и при полной нагрузке на фазу, а также пропорциональны потерям, зависящим от напряжения и тока.

Дата изменения:

Что такое множитель

Фактическое используемое напряжение / ток часто слишком велико, чтобы измерить его.

Регистрирующая способность счетчика может составлять лишь небольшой процент вашей фактической нагрузки. Например, хотя фактическое расстояние между двумя городами может составлять 400 километров, на карте оно будет представлено только 20 миллиметрами. Множитель счетчика аналогичен масштабу карты в том смысле, что он относится к уменьшенному показанию счетчика фактического потребления. Установка учета имеет как внутренний, так и внешний умножитель. Произведение этих двух факторов дает множитель выставления счетов.

Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения или потенциала используются для снижения тока и напряжения до того, как они попадут в счетчик. Затем коэффициенты трансформатора используются для определения внешнего умножителя.

Следовательно, на многих счетчиках потребления множитель системы измерения, который должен использоваться для зарегистрированного потребления энергии и потребления, представляет собой комбинацию внутреннего и внешнего множителей.

Пример:

Предположим, что для вашей работы требуется 347/600 вольт и 400 ампер.Это напряжение и ток должны быть уменьшены или уменьшены трансформаторами перед входом в счетчик. Величина, на которую снижаются напряжение и ток, называется множителем схемы.

Трансформаторы потенциала (PT.Mult.) = 360 ÷ 120 = 3

Трансформаторы тока (CT. Mult) = 400 ÷ 5 = 80

Множитель цепи = (PT.Mult.) X (CT.Mult.) - 3 x 80 = 240

Умножитель схемы (внешний) не указан на вашем счетчике.

Множитель биллинга - (множитель схемы) x (множитель счетчика) = 240 x 2 = 480 .

Этот множитель выставления счетов указан в счете вашей учетной записи.

Множитель счетчика (внутренний), показанный на лицевой стороне счетчика, является результатом механической работы счетчика.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *