Показатели энергетической эффективности обмоток

Энергетическая эффективность обмоток ЭМП определяется уровнем возникающих в них потерь в рабочем режиме - (или полные потери короткого замыкания). Потери в обмотках принято делить на два вида: потери основные от протекания рабочего тока в омическом сопротивлении обмоток при рабочей температуре и потери добавочные - от вихревых и циркулирующих токов.

Величина основных потерь определяется уровнем плотности тока, рабочей температурой и для любой (і-ой) обмотки рассчитывается по формуле:

(3.21)

где - плотность тока в обмотке (А/мм²);

- масса металла проводников обмотки (кг);

- коэффициент, учитывающий свойства материала проводников и рабочую температуру:

(3.22)

где - удельное электрическое сопротивление материала проводников постоянному току при температуре ;

- плотность материала проводника .

Для медного провода , для алюминиевого - .

Значения коэффициента для медного провода и алюминиевого проводов при температурах приведены в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1. Параметры проводникового материала медных и алюминиевых обмоточных проводов при различной температуре и значения .

медь	алюминий	медь	Алюминий
	0,0175	0,0295	1,97	10,93
	0,0213	0,0360	2,4	13,33
	0,0227	0,0384	2,56	14,2
	0,0248	0,0419	2,79	15,51

Поскольку в пределах изменений коэффициент увеличения удельного сопротивления медных и алюминиевых проводников можно принять равным 0,004, то допускается пересчитывать удельное электрическое сопротивление и коэффициент при изменении температуры от до по формуле:

; . (3.23)

Величина плотности тока определяется в результате оптимизации совокупности параметров (управляемых переменных) трансформатора. Поэтому уровень основных потерь предопределяется результатами решения оптимизационной задачи с системным учетом всех существенных требований технического задания.

Уровень добавочных потерь в обмотках зависит от конструктивного качества обмоток. Этот уровень также обосновывается решением задачи частной оптимизации, которая должна решаться как с учетом результатов использования конструктивных средств совершенствования обмоток, так и с учетом реальных затрат на эти средства.

Обобщенным показателем уровня добавочных потерь является коэффициент добавочных потерь , который выражают как отношение:

, (3.24)

где - полные потери в обмотках трансформатора в рассматриваемом режиме (кВт);

- основные потери в обмотках в том же режиме.

Основные потери можно рассматривать как сумму основных потерь во всех (n) обмотках трансформатора в данном режиме, т.е.

(3.25)

Коэффициент зависит от многих факторов: от величины и характера распределения магнитного поля рассеяния трансформатора, частоты магнитного поля рассеяния, материала проводников и уровня рабочей температуры обмоток, от конфигурации и физических размеров элементарных проводников в сечении витка, а также их количества; от видов и количества перестановок параллельных проводников витка и т.д. Применение конструктивных средств позволяет регулировать уровень добавочных потерь в обмотках, который в современных трансформаторах, как правило, не превышает (8÷10)%. Математические зависимости от указанных выше факторов рассматриваются в следующей лекции.

ЛИТЕРАТУРА: 7,11,15,19,24.

Контрольные вопросы.

1.Какие показатели входят в номенклатуру показателей качества и эффективности силовых трансформаторов?

2.Какие показатели характеризуют эффективность использования объёмов, занимаемых магнитной системой и обмотками?

3.Какими способами повышают коэффициент заполнения площади фигуры, описанной вокруг поперечного сечения стержня магнитной системы?

4.Запишите формулу для определения коэффициента заполнения окна МС трансформатора проводниковым материалом и сформулируйте условия его оптимизации.

5.Какими показателями характеризуется эффективность использования свойств электротехнической стали МС трансформатора?

6. Как рассчитываются основные потери в обмотках?

 

Лекция 4.