Потери электроэнергии в трансформаторах

 

Потери мощности в трансформаторах слагаются из потерь активной (Р) и реактивной (Q) мощности.

Потери активной мощности состоят в свою очередь из потерь на нагревание обмоток трансформатора Р, зависящих от тока нагрузки.

Потери мощности на нагревание обмоток трансформатора

(10.10)

 

Тогда полные активные потери

(10.11)

 

где - активное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди Р_М, мощности трансформатора S_НОМ, номинальному напряжению U_НОМ:

(10.12)

 

Потери реактивной мощности также слагаются из двух составляющих: потерь Q, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе и зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь на намагничивание трансформатора Q, не зависящих от тока нагрузки и определяемых током холостого хода i_Х.Х.

 

Потери мощности, вызванные рассеянием,

(10.13)

 

Тогда полные реактивные потери

(10.14)

где Хт — реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением короткого замыкания Uк и сопротивлением R; О=О_ХХ—потери х.х.

 

По каталожным данным потери мощности в трансформаторах можно определить иначе. Если даны потери к.з. Рм.ном, соответствующие потерям в меди при номинальной нагрузке трансформатора Sном, и известна его фактическая нагрузка S, то активные потери

 

(10.15)

где k_З — коэффициент загрузки трансформатора.

 

Реактивные потери можно определить также (без учета R) по каталожным данным:

(10.16)

Тогда

(10.17)

 

Потери электроэнергии в меди трансформатора можно также определить по его каталожным данным Рм.ном, максимальной нагрузке Sмакс и времени потерь , найденным по рис. 10.1.

(10.18)

Потери электроэнергии в стали определяются потерями мощности при х.х. (Р_СТ=Р_Х.Х.) и времени включения трансформатора Т_ВКЛ:

 

(10.19)

 

Тогда суммарные активные потери электроэнергии

 

(10.20)

 

Рис. 10.1 Графики для определения времени потерь

 

Суммарные реактивные потери электроэнергии определяются по реактивным потерям мощности с учётом времени потерь и времени включения трансформатора:

 

(10.21)

 

Потери электрической энергии в трансформаторах составляют значительную величину и их необходимо снижать до возможного минимума путём правильного выбора мощности и числа трансформаторов, рационального режима их работы, исключением х.х. при малых загрузках. Число одновременно работающих трансформаторов определяет дежурный персонал в зависимости от нагрузки из условий минимальных потерь электрической энергии в трансформаторах.

Следует подчеркнуть, что потери в трансформаторах определяются также числом их работы, поэтому одним из условий, обеспечивающих экономию электроэнергии в трансформаторах является отключение их при малых загрузках. Это возможно осуществить, если в ночное (не рабочее) время питать электроустановки, предназначенные для ремонтных работ, дежурного освещения и пр., от одного трансформатора. Питание указанных потребителей при этом обеспечивается наличием перемычек на низшем напряжении между цеховыми подстанциями. Другим условием экономии электроэнергии в трансформаторах

 

является установление рационального режима работы включённых трансформаторов, что обеспечивается установлением оптимального коэффициента загрузки, зависящего от соотношения между активными и реактивными составляющими потерь.