L'efficacité du transformateur est déterminée par la formule. Efficacité du transformateur

Lors de la transformation énergie électrique une partie est dépensée pour couvrir les pertes, qui sont divisées en électriques et magnétiques. Toutes les pertes sont actives.

Pertes électriques causé par l'échauffement des enroulements du transformateur lorsqu'ils les traversent courant électrique et sont déterminés par la somme des pertes électriques dans les enroulements primaire et secondaire :

Le but des prévisions d'entretien des moteurs est de surveiller leur température actuelle, leurs vibrations et d'autres données de fonctionnement afin de déterminer si révision ou remplacer le moteur avant la panne. L'économie associée à un programme d'entretien des moteurs peut représenter entre 2 % et 30 % de la consommation totale d'électricité.

Moteurs électriques économes en énergie Les moteurs économes en énergie réduisent les pertes de puissance en améliorant leur conception, leur utilisation meilleurs matériaux, des tolérances plus strictes et des techniques de fabrication améliorées. À installation correcte les moteurs écoénergétiques peuvent également rester plus froids, avoir une durée de vie et une isolation plus longues et moins de vibrations.

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où est le nombre de phases dans les enroulements du transformateur (généralement 1 ou 3) ; - les pertes court-circuità charge nominale.

Les pertes électriques sont appelées variables car ils dépendent du courant de charge (proportionnel au carré).

Perte magnétique surviennent dans le circuit magnétique du transformateur en raison de la présence dans celui-ci d'une variable Flux magnétique... Cet écoulement provoque deux types de pertes dans le circuit magnétique : les pertes par courants de Foucault dans l'acier du circuit magnétique et les pertes par hystérésis (inversion de magnétisation) liées à la dépense d'énergie pour la destruction du magnétisme résiduel dans le matériau ferromagnétique du circuit magnétique. circuit:

Le choix d'un moteur à haut rendement pour l'installation dépend fortement de ses conditions de fonctionnement et de tous ses coûts pour l'ensemble de la cycle de la vie liés aux investissements. Parfois, même le remplacement d'un moteur en état de marche par un modèle très efficace peut avoir une courte période de retour sur investissement. Un certain nombre d'études ont montré que le passage à des moteurs à haut rendement, par rapport à ceux qui atteignent un rendement minimum, peut avoir un délai d'amortissement inférieur à 15 mois pour les moteurs de 50 kW.

Rebobinage des bobinages du moteur. Dans certains cas, il peut être avantageux de rembobiner un moteur éconergétique existant au lieu d'en acheter un nouveau. La règle de base est que lorsque les coûts de rebobinage dépassent 60 % du prix d'un nouveau moteur, l'achat d'un nouveau moteur peut être le meilleur pari.

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Les pertes par hystérésis sont directement proportionnelles à la fréquence d'inversion de l'aimantation (), et les pertes par courants de Foucault sont directement proportionnelles à son carré (). La perte magnétique totale est considérée comme proportionnelle à la fréquence à la puissance 1,3, c'est-à-dire ... Étant donné que la fréquence du courant est constante et que l'amplitude du flux magnétique sous une charge ne dépassant pas la valeur nominale ne change pratiquement pas, les pertes magnétiques sont alors prises en compte. permanent, c'est à dire. indépendant de la charge. Pour cette raison, les pertes magnétiques sont pratiquement égales aux pertes à vide.

Lors de la réparation ou du rembobinage, il est important de choisir un centre de service qui respecte les meilleures normes et techniques de rembobinage du moteur afin de minimiser les pertes potentielles de performances. Il est courant de suivre les meilleures pratiques et de réduire l'efficacité à moins de 1 %.

Taille correcte du moteur. Pour obtenir une estimation précise des économies d'énergie, de la charge du moteur, des performances du moteur à ce point de charge, de la vitesse de rotation complète du moteur à remplacer, de la vitesse de charge du moteur avec moins de puissance. L'efficacité des moteurs standard et écoénergétiques atteint généralement un pic aux alentours de 75 % de leur pleine charge et représente environ 50 % de la charge. Les moteurs avec des codeurs plus gros peuvent fonctionner avec un rendement relativement élevé à des charges allant jusqu'à 25 % de la valeur nominale.

Efficacité du transformateur- le rapport de la puissance active à la sortie de l'enroulement secondaire (puissance utile) sur la puissance active à l'entrée de l'enroulement primaire (puissance d'entrée) :

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où est la somme des pertes.

Puissance active à la sortie de l'enroulement secondaire du transformateur :

Utilisation de variateurs de vitesse. Les variateurs de vitesse régulent mieux la vitesse en fonction des exigences de charge et des caractéristiques du moteur, garantissant que la puissance du moteur est optimisée pour l'application. On sait que la consommation électrique d'un moteur est approximativement proportionnelle au tiers de la puissance du débit, donc des réductions de débit relativement faibles, qui sont proportionnelles à la vitesse de la pompe, permettent déjà d'importantes économies d'énergie. Les disques réglables sont disponibles auprès de nombreux fabricants et sont disponibles dans le monde entier.

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où est le nombre de phases du transformateur ; et - les tensions et courants de phase ; - facteur de puissance de charge ; - facteur de charge.

Puissance nominale du transformateur :

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Dans un transformateur triphasé

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où et sont les tensions et courants nominaux (de ligne) ; et - les tensions et courants de phase assignés.

Les économies d'énergie typiques vont de 7 % à 60 % selon l'application, avec des rendements attendus de 0,8 à 2,8 ans. Correction du facteur de puissance Le facteur de puissance est le rapport entre la puissance réelle et la puissance apparente. Il mesure l'efficacité avec laquelle l'énergie électrique est utilisée. Un facteur de puissance élevé signale une utilisation efficace de l'électricité, tandis qu'un facteur de puissance faible indique une mauvaise utilisation de l'énergie. La diminution du facteur de puissance est causée par charges inductives tels que les transformateurs, les moteurs et les sources de décharge.

Compte tenu de la dépendance de la puissance active en sortie du transformateur et des pertes sur la charge, on obtient une expression pour calculer le rendement :

ou .
Le rendement d'un transformateur dépend à la fois de l'amplitude de la charge et de sa nature (), voir Figure 1.18. La valeur maximale du rendement correspond à la charge à laquelle les pertes magnétiques sont égales à celles électriques (), d'où

Le facteur de puissance peut être ajusté en minimisant le ralenti, en remplaçant le moteur à haut rendement et en installant des condensateurs dans le circuit courant alternatif réduire le montant puissance réactive dans le système. Minimiser le déséquilibre de tension. Le déséquilibre de tension réduit les performances et raccourcit la durée de vie moteurs électriques triphasés... Cela provoque également un déséquilibre du courant, ce qui entraînera une ondulation du couple, une augmentation des vibrations et des contraintes mécaniques, des pertes accrues et une surchauffe du moteur.

Ceci, à son tour, peut raccourcir la durée de vie de l'isolation de l'enroulement du moteur. Le déséquilibre de tension peut être causé par un dysfonctionnement de l'équipement de correction du facteur de puissance, une batterie de condensateurs déséquilibrée ou un circuit ouvert. La règle générale est que le déséquilibre de tension aux bornes du moteur ne doit pas dépasser 1%, même si même 1% réduira l'efficacité des moteurs à charge partielle. Un déséquilibre de 5% réduira les performances du moteur à pleine charge.


Riz. 1.18. Dépendance des pertes magnétiques et électriques et de l'efficacité du courant de charge secondaire relatif.

Dans les transformateurs de puissance modernes et la valeur d'efficacité maximale correspond à la charge .

En surveillant régulièrement la tension des bornes du moteur et des contrôles thermographiques réguliers, les déséquilibres de tension peuvent être déterminés. Il est également recommandé de vérifier la répartition uniforme des charges monophasées et d'installer un indicateur de défaut à la terre. Un autre indicateur de déséquilibre de tension est la vibration à 120 Hz, qui devrait conduire à une vérification immédiate. La période d'amortissement typique pour l'installation d'un régulateur de tension pour les moteurs légers aux États-Unis est de 6 ans.

Fonctions, applications et technologies de mise en œuvre de la protection, principes généraux protection contre les dommages internes et externes. Les transformateurs sont un grand groupe d'objets avec des conceptions, des fonctions et des capacités différentes. Cet article traite des transformateurs de puissance les plus courants dans le système électrique bulgare. Avec un certain degré d'incomplétude et de simplification, ils peuvent être répartis dans les groupes suivants : Conformément à leur fonction, ils sont définis comme une réduction - dans les postes et dans les installations pour les besoins auxiliaires des centrales électriques et une augmentation - des installations de production de centrales électriques.

Autotransformateurs

Autotransformateur Est un transformateur dans lequel, en plus du magnétique, il existe une connexion électrique entre les enroulements primaire et secondaire. Le préfixe " auto"(Grec" moi même») Signifie que dans l'autotransformateur, une partie de l'enroulement agit simultanément comme enroulement primaire et secondaire du transformateur.

Transformateurs diffus distribués et transformateurs à bobines divisées. La préférence est donnée aux transformateurs sans couplage galvanique entre les enroulements, principalement pour des raisons économiques. En plus des bobines principales pour les deux niveaux de tension, il existe des enroulements tertiaires pour basse ou moyenne tension sans connexion galvanique aux bobines principales. Les bobines tertiaires sont connectées en triangle pour filtrer les courants résiduels pour la mise à la terre. Ils ne sont pas très courants dans le système énergétique bulgare.

La figure 1.19 montre un circuit d'autotransformateur pour allumer un transformateur, conçu pour transférer l'énergie électrique du réseau d'entrée avec une tension U dans le réseau de sortie avec tension.


Riz. 1.19. Diagrammes schématiques d'un autotransformateur élévateur monophasé et triphasé, la dépendance des valeurs de puissance et le rapport de transformation.

Presque tous les transformateurs des trois groupes ci-dessus ont une conception classique d'un transformateur à huile avec un détendeur, qui peut être triphasé et monophasé. Ils sont généralement équipés de rapports de charge échelonnés.

Ainsi, outre leurs fonctions différentes par rapport à leurs transformateurs de plus niveaux élevés tension, il existe également une nette différence de puissance et de taille entre les transformateurs de ces groupes. Par conséquent, en plus, pour des transformateurs plus courts et, si nécessaire, nous utiliserons également les définitions de "petits" et "grands" transformateurs. Il faut garder à l'esprit que la taille du transformateur n'est pas toujours déterminante dans le choix de sa protection. Par exemple, un transformateur automoteur peut occuper une telle place dans le système électrique que sa défaillance entraînera une défaillance du système.

Le circuit utilise un transformateur à deux enroulements avec des enroulements 1 et 2 situé sur une tige. Pour plus de clarté, les enroulements 1 et 2 montré à différentes sections de la barre en hauteur. Enroulement primaire du transformateur 1 passe à la tension secteur basse tension U... L'enroulement secondaire est connecté entre la borne une(X) réseau d'entrée et pince X le réseau de sortie de sorte que sa tension s'ajoute à la tension U et l'a augmenté à la tension.

Dans ce cas, il doit évidemment être bien mieux protégé qu'un transformateur de même puissance dans le réseau de distribution électrique. Dans le cas des petits transformateurs, trois types de structures étaient nécessaires : - Transformateurs immergés dans l'huile avec détendeur. Ils ne diffèrent pas fondamentalement des gros transformateurs. - Transformateurs à huile scellés. Au lieu d'un détendeur, ils ont un volume tampon de gaz sous pression. Le pétrole est complètement isolé de l'atmosphère. - Transformateurs secs. Ils ont récemment été déployés dans des espaces commerciaux où l'espace est restreint car ils ne sont pas liés à la construction d'oléoducs, sont plus faciles à entretenir et présentent un risque d'incendie nettement inférieur.

L'enroulement secondaire de l'autotransformateur est électriquement en contact avec les réseaux d'entrée et de sortie, contrairement à un transformateur classique. Par conséquent, l'isolation de l'enroulement secondaire doit être conçue pour la plus haute des tensions et (dans le circuit pour augmenter la tension selon la figure 1.19 - pour la tension), et non pour la tension, comme dans un transformateur conventionnel.

Les petits transformateurs sont généralement refroidis naturellement et leur polarisation pour ajuster le rapport de conversion est désactivée lorsque le transformateur est éteint. Fonctions et fonctions de protection diverses applications transformateurs. La protection des transformateurs de puissance dans le système électrique a les fonctions principales suivantes : - Minimiser les dommages aux transformateurs dus à des défaillances internes. - Minimiser le risque de dommages aux autres composants du système en raison d'une défaillance interne du transformateur. - Minimiser le risque d'incendie dû à une défaillance interne du transformateur. - Oui, pour minimiser les risques pour la vie et la santé des personnes en cas de panne du transformateur interne. - Protégez le transformateur contre les dommages causés par des influences extérieures. - Minimiser le risque de blocage électrique des constructeurs avec des paramètres dangereux pour eux. - Pour exclure les éléments du système endommagés avec un impact minimum sur le fonctionnement des éléments sains - Pour minimiser les interruptions de l'alimentation électrique des consommateurs.

Rapport de transformation de l'autotransformateur :

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La description des processus électromagnétiques dans le circuit de l'autotransformateur comprend les équations du transformateur (à gauche) et les équations qui décrivent le circuit de l'autotransformateur (à droite).

Ainsi, les exigences formulées pour la protection du transformateur se contredisent dans une certaine mesure. Par exemple, les 6 premières exigences seraient les mieux adaptées pour une sensibilité maximale et des performances de protection rapides, tandis que les deux dernières étaient principalement des exigences de sélectivité, ce qui a finalement conduit à « couper » ou à retarder délibérément la protection. Trouver l'équilibre optimal entre toutes les exigences de protection dépend fortement du type, de la taille, de la fonction des transformateurs et de la configuration du circuit dans lequel ils sont connectés.

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La puissance totale de l'autotransformateur sans tenir compte des pertes peut être représentée sous la forme de deux composantes.

Les considérations économiques sont également un facteur important. Par exemple, une déconnexion retardée d'un transformateur défectueux connecté à un réseau de 220 et 400 kV peut entraîner de graves défaillances de l'ensemble du système ou de ses parties. De plus, les pertes associées à la réparation ou au remplacement d'un transformateur et d'équipements adjacents endommagés à la suite de son arrêt intempestif sont directement liées à la taille de l'équipement. En général, les pertes potentielles sont infiniment plus élevées que le coût des équipements de protection. C'est pourquoi les transformateurs plus gros sont équipés de protections plus coûteuses et fonctionnelles.

Construisons la dépendance de l'efficacité sur la charge. Lorsque = 0, la puissance utile et le rendement sont égaux à zéro. Avec une augmentation de la puissance de sortie, le rendement augmente, car la valeur spécifique des pertes magnétiques dans l'acier, qui ont une valeur constante, diminue. À une certaine valeur (β opt, la courbe d'efficacité atteint son maximum, après quoi elle commence à diminuer avec l'augmentation de la charge. La raison en est une forte augmentation des pertes électriques dans les enroulements, augmentant proportionnellement au carré du courant.


45. A quelle condition le rendement du transformateur est-il maximal ?

L'efficacité maximale dans les transformateurs haute puissance atteint des limites très élevées (0,98 ... 0,99).

β opt, auquel le rendement a une valeur maximale, peut être déterminé en prenant la dérivée première / par la formule et en l'équivalant à zéro. Efficacité a un maximum lorsque les pertes électriques dans les enroulements sont égales aux pertes magnétiques dans l'acier.

46. ​​​​Facteur de charge optimal auquel l'efficacité du transformateur est maximisée. Formule.

47. Quels schémas de connexion des enroulements sont utilisés dans les transformateurs triphasés ?

Les transformateurs triphasés peuvent être connectés en point zéro "étoile", "étoile avec zéro de sortie", "delta" ou "zig-zag avec sortie".

48. Quelle est la particularité de la connexion en zigzag ?

Une caractéristique du schéma "zigzag" est que chaque phase de l'enroulement est divisée en deux parties égales (demi-phases), qui sont situées sur des tiges différentes du circuit magnétique et connectées en série et en opposition... L'EMF de la phase de l'enroulement connecté en "zigzag" est égal à la différence géométrique de l'EMF des demi-phases, qui sont décalées de 120 º. Par conséquent, afin d'obtenir l'égalité de la phase EMF de l'enroulement connecté selon le schéma "en étoile" et de l'enroulement connecté selon le schéma "en zigzag", le nombre de spires de ce dernier doit être augmenté de 2 / (3) 1/2 ~ 1,15 fois. C'est un inconvénient du schéma en "zigzag", car une telle connexion augmente la consommation du fil de bobinage.

49. Dans quels transformateurs la connexion d'enroulement en zigzag est-elle utilisée ?

Les enroulements primaire et secondaire des transformateurs triphasés peuvent être connectés selon la connexion « étoile », « étoile avec un point zéro de sortie », « delta » ou « zig-zag avec un point zéro de sortie ».

Schéma de connexion en zigzag

Chaque phase est constituée de 2 bobines identiques placées sur des tiges différentes et interconnectées de manière opposée de sorte que les vecteurs des champs électromagnétiques induits en elles soient soustraits.

50. Groupe de connexion du transformateur. Définition.

De conférences- GROUPES DE CONNEXION DES ENROULEMENTS DE TRANSFORMATEUR

Les transformateurs sont divisés en groupes en fonction du déphasage entre les tensions de ligne mesurées aux bornes du même nom.

Transformateurs monophasés. En eux, les tensions des enroulements primaire et secondaire peuvent être en phase ou être décalées de 180 o

Les groupes de composés sont désignés par des nombres entiers de 0 avant de 11. Le numéro de groupe est déterminé par la valeur de l'angle, par lequel le vecteur de tension de ligne de l'enroulement BT est en retard par rapport au vecteur de tension de ligne de l'enroulement HT. Cet angle doit être divisé par 30° pour déterminer le numéro de groupe.

Pour les transformateurs monophasés, seuls deux groupes de connexions sont possibles : zéro et sixième.

Selon le schéma de raccordement des enroulements (U et RÉ) et l'ordre de connexion de leurs débuts et de leurs fins, différents angles de phase entre les tensions de ligne sont obtenus.



Lors de la connexion de l'enroulement BT selon le schéma Z n et de l'enroulement HT selon le schéma Y, les tensions de phase de l'enroulement BT sont décalées par rapport aux tensions de phase correspondantes de l'enroulement HT d'un angle de 330 °, c'est-à-dire avec une telle connexion, nous avons le onzième groupe. Cela est dû au fait qu'il y a le même angle entre les vecteurs de tensions de ligne.

Depuis internet- Détermination du groupe de raccordement des transformateurs triphasés

Le groupe de connexion du transformateur caractérise le déphasage entre les vecteurs des tensions de ligne des enroulements primaire et secondaire. Il est d'usage d'exprimer le groupe de connexion par le nombre obtenu en divisant par 30 l'angle (en degrés) par lequel le vecteur est en retard tension secondaire du vecteur de tension primaire correspondant.