Введение
Основная цель этого исследования - собрать в одном документе информацию о строительстве и обслуживании высоковольтных силовых трансформаторов. В них содержатся сведения о методах мониторинга состояния, методах технического обслуживания, а также информация о процессах деградации, которые произошли в трансформаторах с масляной бумагой.
Строительство и эксплуатация высоковольтных силовых трансформаторов (на фото: силовой трансформатор 30 МВт HV, кредит: MECA)
Потери энергии
Идеальный трансформатор не будет иметь потерь энергии и будет на 100% эффективнее. В практических трансформаторах энергия рассеивается в обмотках, ядре и окружающих структурах.
Более крупные трансформаторы, как правило, более эффективны, а те, которые рассчитаны на распределение электроэнергии, обычно работают лучше, чем 98%.
Экспериментальные трансформаторы с использованием сверхпроводящих обмоток, достигающие эффективности 99, 85%. Хотя увеличение эффективности невелико, когда применяется к крупным сильно нагруженным трансформаторам, ежегодная экономия в потерях энергии является значительной.
Небольшой трансформатор, такой как подключаемый «настенный бородавок» или тип адаптера питания, используемый для маломощной бытовой электроники, может быть не более 85% эффективным, со значительной потерей даже при отсутствии нагрузки. Хотя индивидуальные потери мощности малы, совокупные потери от очень большого числа таких устройств находятся под пристальным вниманием.
Потери меняются в зависимости от тока нагрузки и могут быть выражены как потери «без нагрузки» или «полная нагрузка». Сопротивление обмотки доминирует при потерях нагрузки, в то время как потери на гистерезис и вихревые токи вносят вклад в более чем 99% потерь без нагрузки. Потери без нагрузки могут быть значительными, а это означает, что даже простаивающий трансформатор представляет собой утечку на электропитание, что способствует разработке трансформаторов с малыми потерями.
Потери трансформатора делятся на потери в обмотках, называемые медной потерей, и потери в магнитной цепи, называемые потерей железа. Потери в трансформаторе возникают из:
Устойчивость обмотки
Ток, протекающий через обмотки, вызывает резистивный нагрев проводников. На более высоких частотах скин-эффект и эффект близости создают дополнительное сопротивление обмотки и потери.
Потери гистерезиса
Каждый раз, когда магнитное поле меняется на противоположное, небольшое количество энергии теряется из-за гистерезиса внутри ядра. Для данного материала сердцевины потери пропорциональны частоте и являются функцией плотности потока пика, которой он подвергается.
вихревые токи
Ферромагнитные материалы также являются хорошими проводниками, а твердый сердечник, изготовленный из такого материала, также представляет собой один короткозамкнутый оборот по всей его длине. Поэтому вихревые токи циркулируют внутри сердечника в плоскости, перпендикулярной потоку, и отвечают за резистивный нагрев материала сердечника.
Потери вихревых токов являются сложной функцией квадрата частоты подачи и обратного квадрата толщины материала.
магнитострикция
Магнитный поток в ферромагнитном материале, таком как сердечник, заставляет его физически расширяться и слегка сокращаться с каждым циклом магнитного поля, что называется магнитострикцией. Это вызывает жужжащий звук, обычно связанный с трансформаторами, и, в свою очередь, вызывает потери из-за трения в чувствительных сердечниках.
Механические потери
Помимо магнитострикции, переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между первичной и вторичной обмотками. Они стимулируют вибрации в соседних металлических деталях, добавляя шум жужжания и потребляя небольшое количество энергии.
Странные потери
Индуктивность утечки сама по себе без потерь, так как энергия, подаваемая на ее магнитные поля, возвращается в поставку с последующим полупериодом. Однако любой поток утечки, который перехватывает соседние проводящие материалы, такие как опорная конструкция трансформатора, приведет к возникновению вихревых токов и превратится в тепло.
| Заглавие: | Строительство и эксплуатация высоковольтных силовых трансформаторов - Stamatios Vlachos |
| Формат: | |
| Размер: | 8, 2 МБ |
| Страницы: | 51 |
| Скачать: | Прямо здесь | Загрузить обновления | Получить технические статьи |
Строительство и эксплуатация высоковольтных силовых трансформаторов (для студентов)