Расчет потерь электроэнергии в электросетях

Как рассчитать потери электроэнергии: условия

Проще всего посчитать потери в электросети, где применяется только один тип электропровода с одним сечением, например, если дома вмонтированы только электрокабели из алюминия с сечением в 35 мм. В жизни системы с одним типом электрокабеля почти не встречаются, обычно для снабжения зданий и сооружений применяются разные электропровода. В такой ситуации для получения точных результатов, надо отдельно считать для отдельных участков и линий электросистемы с разнообразными электрокабелями.

Однако если вам потребуется посчитать потери на силовом трансформаторе, выполнить это несложно.

Важно:

  1. Расчёт потерь энергии в трансформаторе проводится на основе технических документов такого устройства, где будут указаны все требуемые вам параметры.
  2. Надо сказать, что любые расчёты выполняются для того чтобы определить величину максимума потерь в ходе передачи тока.
  3. При осуществлении подсчетов надо учитывать, что мощность электросети склада, производственного предприятия или другого объекта достаточна для обеспечения всех подключенных к ней энергопотребителей, то есть, система может функционировать без перенапряжения даже на максимуме нагрузки, на каждом включенном объекте.

Величину выделенной электромощности можно узнать из договора заключенного с поставщиком энергии. Сумма потерь всегда зависит от мощности электросети, от ее потребления через поттер. Чем больше электронапряжения потребляется объектами, тем выше потери.

Расстояние от электростанции к поставляющим организациям

Учет и оплата всех видов потерь регулируется законодательным актом: «Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 N 861 (ред. от 22.02.2016) «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг…» п. VI. Порядок определения потерь в электрических сетях и оплаты этих потерь. Если вы хотите разобраться с тем, кто должен оплачивать часть утраченной энергии, рекомендуем изучить данный акт.

При передаче электроэнергии на большие расстояния от производителя до поставщика ее к потребителю теряется часть энергии по многим причинам, одна из которых — напряжение, потребляемое обычными потребителями (оно составляет 220 или 380 В). Если производить транспортировку такого напряжения от генераторов электростанций напрямую, то необходимо проложить электросети с диаметром провода, который обеспечит всех необходимым током при указанных параметрах. Провода будут очень толстыми. Их невозможно будет подвесить на линиях электропередач, из-за большого веса, прокладка в земле тоже обойдется недешево.

Более подробно узнать о том, как передается электроэнергия от подстанции к потребителям, вы можете в нашей статье!

Для исключения этого фактора в распределительных сетях применяют высоковольтные линии электропередач. Простая формула расчета такова: P=I*U. Мощность равна произведению тока на напряжение.

Пример:

Повышая напряжение при передаче электроэнергии в электрических сетях можно существенно снизить ток, что позволит обойтись проводами с намного меньшим диаметром. Подводный камень данного преобразования заключается в том, что в трансформаторах есть потери, которые кто-то должен оплатить. Передавая электроэнергию с таким напряжением, она существенно теряется и от плохого контакта проводников, которые со временем увеличивают свое сопротивление. Возрастают потери при повышении влажности воздуха – увеличивается ток утечки на изоляторах и на корону. Также увеличиваются потери в кабельных линиях при снижении параметров изоляции проводов.

Передал поставщик энергию в поставляющую организацию. Та в свою очередь должна привести параметры в нужные показатели: преобразовать полученную продукцию в напряжение 6-10 кВ, развести кабельными линиями по пунктам, после чего снова преобразовать в напряжение 0,4 кВ. Снова возникают потери на трансформацию при работе трансформаторов 6-10 кВ и 0,4 кВ. Бытовому потребителю доставляется электроэнергия в нужном напряжении – 380 В или 220В. Любой трансформатор имеет свой КПД и рассчитан на определенную нагрузку. Если мощность потребления больше или меньше расчетной мощности, потери в электрических сетях возрастают независимо от желания поставщика.

Следующим подводным камнем всплывает несоответствие мощности трансформатора, преобразующего 6-10 кВ в 220В. Если потребители берут энергии больше паспортной мощности трансформатора, он или выходит из строя, или не сможет обеспечить необходимые параметры на выходе. В результате снижения напряжения сети электроприборы работают с нарушением паспортного режима и, как следствие, увеличивают потребление.

Мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии в системах электроснабжения подробно рассмотрены на видео:

Магнитные потери

Магнитные потери pмг включают в себя потери на гистерезис и вихревые токи, вызванные перемагничиванием сердечников активной стали. Для вычисления этих потерь сердечник подразделяется на части, в каждой из которых магнитная индукция постоянна. Например, в машинах постоянного тока вычисляются отдельно потери в сердечнике якоря

(4)

и в зубцах якоря

(5)

Здесь p1,0/50 и p1,5/50 – удельные потери в стали на единицу массы при частоте f = 50 Гц и индукциях соответственно B = 1,0 Т и B = 1,5 Т; Bа и Bz – средние значения индукции в спинке якоря и зубцах; Gса и Gcz – массы стали спинки якоря и зубцов; kда и kдz – коэффициенты, учитывающие увеличение потерь вследствие обработки стали (наклеп при штамповке, замыкание листов в пакете), из-за неравномерности распределения индукции и несинусоидальности закона изменения индукции во времени.

В машинах постоянного тока можно принять kда = 3,6 и kдz = 4,0.

К магнитным потерям относят также такие добавочные потери, которые зависят от значения основного потока машины (потока полюсов) и вызваны зубчатым строением сердечников. Эти потери иногда называют также добавочными потерями холостого хода, так как они существуют в возбужденной машине уже при холостом ходе.

Рисунок 1. Магнитное поле в воздушном зазоре при зубчатом якоре

К указанным потерям в машинах постоянного тока относятся прежде всего поверхностные потери pпов в полюсных наконечниках, обусловленные зубчатостью якоря. Ввиду наличия зубцов и пазов на вращающемся якоре магнитная индукция в каждо точке поверхности полюсного наконечника пульсирует (смотрите рисунок 1) с частотой

Fz = Z × n,

будучи максимальной, когда против рассматриваемой точки находится зубец якоря, и минимальной, когда против этой точки находится паз якоря. Вследствие этого в полюсных наконечниках индуктируются вихревые токи, причем они протекают только в тонком поверхностном слое, так как fz имеет порядок тысячи и более герц. Эти потери зависят от 1) величины пульсации, которая больше при открытых пазах на якоре, 2) частоты пульсаций fz и 3) толщины листов стали полюсов и степени их изолированности друг от друга на поверхности наконечника полюса.

Если пазы имеются также в полюсных наконечниках машины постоянного тока (при наличии компенсационной обмотки), то в зубцах якоря и полюсах в результате их взаимного перемещения возникают пульсации магнитного потока. Потоки в зубцах максимальны, когда зубец якоря расположен против зубца полюса, и минимальны, когда против зубца расположен паз. Частота этих пульсаций также велика. При этом возникают пульсационные потери pпульс в зубцах и поверхностные потери также на внешней поверхности якоря.

Подобные же поверхностные и пульсационные потери, вызванные зубчатым строением сердечников и зависящие от основного магнитного потока, возникают также в машинах переменного тока. Потери pпов и pпульс вычисляются по формулам, которые приводятся в курсах проектирования электрических машин.

К добавочным потерям холостого хода относятся также потери, которые возникают в проволочных бандажах, обмоткодержателях и в других деталях при вращении в магнитном поле полюсов.

Общие магнитные потери

pмг = pмга + pмгz + pпов + pпульс (6)

Собственные нужды

Потери в силовых трансформаторах подстанции

Собственные нужды обычно относят к особой категории, классифицируемой как фактические потери. В этом показателе принято фиксировать затраты на поддержание работоспособности следующих объектов:

  • подстанций с установленными в них трансформаторами;
  • административных строений, вспомогательных зданий и т. п.

Каждая из статей входит в итоговую сумму в пропорции, нормируемой для данного вида потребителя.

Зарядное помещение для тяговых АКБ

Для фиксации величины этих затрат на подстанциях устанавливаются собственные приборы учета.

Список потребителей, традиционно относящихся к рассматриваемой категории:

  • вентиляционные системы, гарантирующие полноценное охлаждение комплекта трансформаторного оборудования;
  • системы отопления и вентиляции для технологических помещений, а также смонтированные в них осветительные сети;
  • приборы освещения, располагающиеся на прилегающих к подстанциям секторах и территориях;
  • оборудование помещений для зарядки АКБ;

  • системы обогрева установок наружного размещения (для управления воздушными коммутаторами, в частности);
  • компрессоры и вспомогательные механизмы.

К этому же типу оборудования относят приспособления и инструменты, используемые для проведения ремонтных работ, а также при восстановлении вспомогательной аппаратуры.

Что такое потери электрической энергии?

Под потерями электроэнергии в широком смысле следует понимать разницу между поступлениями в сети и фактическим потреблением (полезным отпуском). Расчет потерь предполагает определение двух величин, что выполняется через учет электрической энергии. Одни стоят непосредственно на подстанции, другие у потребителей.

Потери могут рассчитываться в относительных и абсолютных величинах. В первом случае исчисление выполняется в процентах, во втором – в киловатт-часах. Структура разделена на две основных категории по причине возникновения. Общие потери именуются фактическими и являются основой эффективности работы подразделения.

Основные причины технических потерь

На практике линии протягиваются на большие расстояния для подачи нагрузок, разбросанных по большим площадям. Таким образом, распределительные линии радиально проложены и обычно простираются на большие расстояния. Это приводит к высокому сопротивлению линии и, следовательно, высоким значениям  I2R  в линии.

  • Бессистемное разрастание субтрансляционной и распределительной систем в новые районы
  • Значительная электрификация сельских районов с помощью длинных линий
  • Недостаточный размер сечения проводников распределительных линий.

Размер сечения проводников следует выбирать исходя из мощности стандартного проводника для поддержания определенного напряжения, но сельские нагрузки обычно рассеяны и обычно питаются радиальными потребилелями. Размер проводника этих фидеров должен быть достаточным.

  • Установка силовых трансформаторов вдали от центров нагрузки
    Если силовые трансформаторы расположить не в центре распределительной системы, то самые дальние потребители получают экстремально низкое напряжение, даже если на трансформаторах поддерживается хороший уровень напряжения. Поэтому, чтобы уменьшить падение напряжения в линии до самых дальних потребителей, силовой трансформатор должен быть расположен в центре нагрузки, чтобы держать падение напряжения в разрешенных пределах.
  • Низкий коэффициент мощности энергосистемы.

Стандартный коэффициент мощности обычно колеблется от 0,6 до 0,7. Низкий коэффициент мощности способствует высоким распределительным падениям тока. Если коэффициент мощности низкий, то потери, пропорциональные квадрату тока, будут больше. Таким образом, падения тока в линии могут быть уменьшены путем улучшения коэффициента мощности.

Плохое качество силовой электрофурнитуры

Плохое качество силовой электрофурнитуры вносит значительный вклад в увеличение потерь при распределении. Кабельные муфты, наконечники, соединители, кабели и материалы кабельного монтажа, припой, защита кабеля в земле являются источниками потерь тока. Поэтому количество стыков должно быть сведено к минимуму. Для обеспечения прочных соединений необходимо использовать надлежащие методы соединения. Соединения с предохранителем, изолятором, выключателем и т. д. должны периодически проверяться и поддерживаться в надлежащем состоянии, чтобы избежать искрения и нагрева контактов. Замена поврежденных проводов и соединений также должна производиться своевременно, чтобы избежать любой причины утечки и потери мощности.

Фазный ток фидера и балансировка нагрузки

Одним из самых простых способов экономии в распределительной системе является балансировка тока по трехфазным цепям. Балансировка фаз фидера также имеет тенденцию уравновешивать падение напряжения между фазами, давая трехфазным клиентам меньший дисбаланс напряжения. Даже если напряжение по всем фазам выходит одинаковое, то это не значит что у потребителей будет также. Фидеры обычно считаются без перекоса фаз когда величины фазного тока разняться не более чем на 10%. Балансировка и перераспределение нагрузки снизит потери тока. Обычно для устранения устанавливаются дополнительные переключатели нагрузки.

Влияние коэффициента нагрузки на потери

Затрачиваемая потребителем энергия зависит от времени суток и года. Жилые дома обычно имеют самый высокий спрос на электроэнергию в вечерние часы. Предприятия промышленности потребляют больше энергии в начале и середине дня. Поскольку текущая нагрузка является основным фактором потерь распределительной мощности, регулирование потребления энергии на более высоком уровне в течение дня помогает снизить пиковые и общие падения энергии. Процент потерь напряжения также снижается за счет повышения коэффициента нагрузки.
Энергоснабжающие компании также используют стоимостные параметры, чтобы повлиять на потребителей. Так в нерабочее время стоимость электроэнергии ниже.

Потери мощности в линии электропередач: расстояние от электростанции

Учёт и оплата всех разновидностей потерь регулируется законом. При транспортировании энергии на большие расстояния от производителя до потребителя идет потеря части электроэнергии. Происходит это по различным причинам, одна из которых – уровень напряжения, которое потребляет обычный потребитель (220 или 380 В). Если осуществлять транспортирование такого электронапряжения от генераторов станций напрямую, то нужно проложить электрические сети с диаметром электропровода, который обеспечит всех требуемым электротоком. Электропровода будут с очень большим сечением.

Для того чтобы исключить этот фактор в электросетях используют высоковольтные линии передач электроэнергии. Передавая энергию с таким электронапряжением, она в разы растрачивается и от некачественного контакта электропроводников, которые с года повышают свое сопротивление. Растут потери при увеличении влажности воздуха – повышается электроток утечки на изоляторах и на корону. Также повышаются потери в кабелях при сокращении параметров изолирования электропроводов. Отправил поставщик электроэнергию в поставляющую организацию.

Она соответственно должна привести параметры в необходимые показатели при передаче:

  1. Преобразовать продукцию, что была получена в электронапряжение 6-10 кВ.
  2. Развести кабелями по пунктам приема.
  3. Затем вновь преобразовать в электронапряжение в проводах 0,4 кВ.

Опять потери, трансформация при функционировании электротрансформаторов 6-10 кВ и 0,4 кВ. Обычному потребителю поставляется энергия в необходимом электронапряжении – 380-220 В. Трансформаторы имеют свой КПД и рассчитываются на определенную нагрузку. Если с мощностью переборщить или напротив, если ее будет меньше расчётной, потери в электросетях увеличатся в независимости от пожелания поставщика.

Еще один момент, это несоответствие мощности трансформатора, который преобразует 6-10 кВ в 220 В. Если потребители заберут энергии больше мощности, указанной в паспорте трансформатора, он или ломается, или не может обеспечить требуемые параметры на выходе. В результате уменьшения электронапряжения электросети электрические приборы функционируют с нарушением паспортного режима и, поэтому, повышается потребление.

Домашние условия

Потребитель получил свои 220/380 В на счетчике. Теперь потерянная после счетчика электрическая энергия ложится на конечного потребителя.

Она складывается из:

  1. Потерь на нагревание проводов при превышении расчетных параметров потребления.
  2. Плохой контакт в приборах коммутации ( рубильники, пускатели, выключатели, патроны для ламп, вилки, розетки).
  3. Емкостной характер нагрузки.
  4. Индуктивный характер нагрузки.
  5. Использование устаревших систем освещения, холодильников и другой старой техники.

Рассмотрим мероприятия по снижению потерь электроэнергии в домах и квартирах.

П.1 — борьба с таким видом потерь одна: применение проводников соответствующих нагрузке. В существующих сетях необходимо следить за соответствием параметров проводов и потребляемой мощностью. В случае невозможности откорректировать эти параметры и ввести в норму, следует мириться с тем, что энергия теряется на нагрев проводов, в результате чего изменяются параметры их изоляции и повышается вероятность возникновения пожара в помещении. О том, как правильно рассчитать сечение кабеля по мощности и току, мы рассказывали в соответствующей статье.

П.2 — плохой контакт: в рубильниках — это использование современных конструкций с хорошими неокисляющимися контактами. Любой окисел увеличивает сопротивление. В пускателях — тот же способ. Выключатели — система включения-выключения должна использовать металл, хорошо выдерживающий действие влаги, повышенных температур. Контакт должен быть обеспечен хорошим прижатием одного полюса к другому.

П.3, П.4 — реактивная нагрузка. Все электроприборы, которые не относятся к лампам накаливания, электроплитам старого образца имеют реактивную составляющую потребления электроэнергии. Любая индуктивность при подаче на нее напряжения сопротивляется прохождению по ней тока за счет возникающей магнитной индукции. Через время электромагнитная индукция, которая препятствовала прохождению тока, помогает его прохождению и добавляет в сеть часть энергии, которая является вредной для общих сетей. Возникают так называемые вихревые токи, которые искажают истинные показания электросчетчиков и вносят отрицательные изменения в параметры поставляемой электроэнергии. То же происходит и при емкостной нагрузке. Возникающие вихревые токи портят параметры поставленной потребителю электроэнергии. Борьба — использование специальных компенсаторов реактивной энергии, в зависимости от параметров нагрузки.

П.5. Использование устаревших систем освещения (лампочки накаливания). Их КПД имеет максимальное значение — 3-5%, а может быть и меньше. Остальные 95% идут на нагревание нити накала и как следствие на нагревание окружающей среды и на излучение не воспринимаемое человеческим глазом. Поэтому совершенствовать данный вид освещения стало нецелесообразным. Появились другие виды освещения — люминесцентные лампы, светодиодные лампы, которые стали широко применяться в последнее время. КПД люминесцентных ламп достигает 7%, а светодиодных до 20%. Использование последних даст экономию электроэнергии прямо сейчас и в процессе эксплуатации за счет большого срока службы — до 50 000 часов (лампа накаливания — 1 000 часов).

Отдельно хотелось бы отметить, что сократить потери электрической энергии в доме можно с помощью установки стабилизатора напряжения. Помимо этого, как мы уже сказали, электроэнергия теряется при ее хищении. Если вы заметили, что соседи воруют электричество, нужно сразу же предпринимать соответствующие меры. Куда звонить за помощью, мы рассказали в соответствующей статье, на которую сослались!

Рассмотренные выше способы уменьшения мощности потребления дают снижение нагрузки на электропроводку в доме и, как следствие, сокращение потерь в электросети. Как вы уже поняли, методы борьбы наиболее широко раскрыты для бытовых потребителей потому что не каждый хозяин квартиры или дома знает о возможных потерях электроэнергии, а поставляющие организации в своем штате держат специально обученных по этой теме работников, которые в состоянии бороться с такими проблемами.

Вот мы и рассмотрели, основные причины потерь электроэнергии в электрических сетях и мероприятия по их снижению. Теперь вы знаете, из-за чего энергия теряется на пути от подстанции к дому и как бороться с этой проблемой!

Будет интересно прочитать:

  • Что такое отделитель с короткозамыкателем
  • Как выбрать светодиодные лампы для дома
  • Как бороться с низким напряжением в сети

Компенсация потерь в электросетях СНТ: судебная практика

Рассмотрим показательное решение суда по делу«завышенных» тарифов на электроэнергию в СНТ.

Жительница Красноярского края обратились в один из местных районных судов с претензией к своему СНТ«Аграрник». В исковом заявлении женщина потребовала отменить решение общего собрание членов СНТ, которым был установлен завышенный(с ее точки зрения) тариф на электроэнергию в размере 2 руб. за 1 кВт.ч. При том, что на территории Красноярского края на тот момент(2012 год) тариф для населения составлял лишь 1,6 руб. за кВт.ч.

В судебном разбирательстве представитель СНТ заявил, решение о назначении повышенного тарифа было принято для того, чтобы покрыть потери, возникающие в электросетях и трансформаторах товарищества. Их объем составляет 5,2%. По мнению представителя СНТ, принятые решения не противоречили действующему законодательству, поскольку оплата производилась за фактически принятое абонентом количество энергии в соответствии с данными учета энергии.

Однако суд с такой точкой зрения не согласился. В судебном решении говорится, что действующим законодательством(а именно — Приказом Федеральной службы по тарифам от 6.08.2004 г. N 20-э/2«Об утверждении методических указаний по расчету тарифов и цен на элетро — и тепловую энергию на розничном потребительском рынке») садоводческие некоммерческие объединения приравнены(в части действия тарифов на электроэнергию) к категории«население».

При этом решение о размере тарифа на электроэнергию для населения принимает уполномоченный региональный орган исполнительной власти. В случае Красноярского края – Региональная энергетическая комиссия(РЭК). И оплата потребления электроэнергии членами СНТ должна производится именно по тарифу, утвержденному Красноярской РЭК.

Со стороны СНТ на суде были представлены возражения в том смысле, что 2 руб. за кВт.ч. это не тариф, а«плата за электроэнергию». Она установлена как«комплексный показатель для расчетов внутри садового товарищества», с его помощью покрываются расходы на потери и содержание электросетей товарищества, и это совсем не то же самое, что региональный тариф на электроэнергию.

Суд с такой трактовкой не согласился. Тариф, с точки зрения судьи – это тариф. По нему происходит оплата потребляемой электроэнергии. А плата за содержание сетей и покрытие потерь должна взиматься с помощью специальных дополнительных взносов.

Такого рода решений достаточно много. И, несмотря на это, практика показывает, что в садоводческих объединениях по-прежнему массово устанавливается свой«внутренний» завышенный тариф на электроэнергию.

6.2. Электрические потери

Электрические
потери возникают в проводниках обмоток,
сое­динительных шинах и проводах, в
переходных контактах щетки — коллектор
или щетки — контактные кольца.

Потери в обмотках,
соединительных шинах и проводах.

Электри­ческие потери Рэ,
Вт, в обмотках и всех токоведущих частях
элект­рической машины рассчитывают
по формуле

Рэ
=
,
(6.1)

где rvi
— сопротивление данной обмотки или
i-го
участка токопровода, по которому
протекает ток Ii,
рассчитанное при необходимости с учетом
влияния эффекта вытеснения тока, Ом.

Для расчета потерь
сопротивление rv
должно быть приведено к расчетной
температуре: для обмоток с изоляцией
классов нагревостойкости А, Е и В — 75°
С, с изоляцией класса F или Н — 115° С
(соответственно r75°
и r115°).
Если по обмотке протекает постоянный
ток, то для расчета электрических потерь
часто используют выраже­ние

Pэ
= UI
,
(6.2)

где I—
ток в обмотке, A; U— напряжение на концах
обмотки, В.

Электрические
потери рассчитывают отдельно для каждой
из обмоток — обмотки фазы машины
переменного тока, обмотки яко­ря,
возбуждения и т. п., так как эти данные
используют в дальней­шем для тепловых
расчетов электрических машин.

Обычно электрические
потери в обмотках возбуждения синхро­нных
машин и в обмотках параллельного или
независимого возбуж­дения машин
постоянного тока выделяют из общей
суммы электри­ческих потерь и относят
к потерям на возбуждение. Для синхронных
машин потери в обмотках возбуждения
учитывают в тепловых рас­четах, а при
определении КПД к потерям на возбуждение
относят мощность, потребляемую
возбудителем, если он расположен на
од­ном валу с ротором или приводится
во вращение от вала ротора.

При определении
КПД машин постоянного тока учитывают
так­же электрические потери в
регулировочных реостатах. На тепловое
состояние машин эти потери влияния не
оказывают, так как реоста­ты располагаются
отдельно от машин.

В некоторых обмотках
на их различных участках протекают
раз­ные токи. В этом случае сопротивление
одного из участков приво­дят к току
другого. Так, при расчете сопротивления
фазы обмотки короткозамкнутого ротора
асинхронной машины сопротивление
за­мыкающих колец приводит к току
стержней обмотки.

Потери в переходных
контактах.

Электрические потери в пере­ходных
контактах щетки — коллектор или щетки
— контактные кольца зависят от тока,
протекающего через контакт Iк.к,
А, и паде­ния напряжения под щетками
Uщ,
В:

Рэ.щ
=
kΔUщIk.
(6.3)

В машинах постоянного
тока и синхронных коэффициент k = 2, так
как ток проходит через два переходных
контакта: под положи­тельной и
отрицательной щетками. В асинхронных
машинах с фаз­ным ротором k = m,
где m
— число фаз обмотки.

Потери в переходных
контактах нельзя рассчитать точно, так
как падение напряжения под щетками
непостоянно и зависит от ре­жима
работы, состояния трущихся поверхностей,
удельного давле­ния щеток на коллектор
или контактные кольца и от ряда других
факторов, изменяющихся во время
эксплуатации машины. В расче­тах
используют значение ΔUщ,
взятое из технической характеристи­ки
конкретной марки щеток, которое принимают
постоянным, так как Рэ.щ
составляют лишь несколько процентов
от общей суммы по­терь в машине,
погрешность расчета при этом незначительна.

Измерение полезного действия

Эксплуатация оборудования при разомкнутом контуре вторичной цепи называется холостым ходом, а с подключением нагрузочного тока – рабочим режимом. В первом контуре цепи поток Ф создает ЭДС самоиндукции, и при разомкнутом вторичном контуре она уравновешивает часть напряжения. Передавая вторичной обмотке нагрузку, можно вызвать образование тока I2, который возбуждает собственный поток Ф2. Суммарный магнитный поток уменьшается, снижая величину ЭДС Е1, а некоторая часть U1 остается несбалансированной.

Одновременно I1 увеличивается и возрастает до прекращения размагничивающего действия тока нагрузки. Это способствует восстановлению Ф приблизительно до исходного значения.

Проводник вторичной обмотки закономерно обладает активным сопротивлением. Если оно растет, I2 и Ф2 уменьшаются, обуславливая увеличение Ф и возрастание ЭДС Е1. В результате баланс U1 и ЭДС Е2 нарушается – разница между ними уменьшается, снижая I2 до такого значения, при котором суммарный магнитный поток вернется к первоначальной величине.

Способ вычисления

Данный процесс способствует практически полному постоянству величин магнитных потоков при эксплуатации трансформатора на холостом ходе и в рабочем режиме. Такое свойство преобразователя энергии называют саморегулирующей способностью, благодаря которой значение нагрузочного тока I1 автоматически корректируется при колебаниях тока нагрузки I2.

Процесс преобразования электроэнергии в трансформаторных узлах сопровождается потерями и отражается на величине КПД, который является отношением отдаваемой активной мощности к потребляемой. Показатель полезного действия отражает соотношение активной мощности на входе и выходе для замкнутой цепи. Его вычисляют по простой формуле:

КПД = (М1 / М2) * 100% или

ƞ = (Р2 / Р1) * 100%, где активную мощность в обмотках входного и исходящего контуров определяют путем измерения.

Упростить процесс замеров можно при включении во вторичную обмотку активного тока нагрузки. Для определяя значение М2 используют амперметр, соединенный с вторичной цепью. Поток рассеивания будет незначительным, что позволяет приблизительно приравнять cos φ в квадрате к единице.

Данный способ вычисление КПД – это метод непосредственных измерений. Такая теория вычислений приводит к погрешностям в расчетах, поскольку КПД высокомощных трансформаторов очень большой и составляет 0,98-0,99%. Несмотря на то, что величины М1 и М2 различаются несущественно, в промышленном оборудовании незначительная разница показаний вызывает существенное искажение значения КПД.

Смысл первого метода заключается в подаче номинального напряжения на первичный контур при разомкнутой вторичной цепи. Энергия тратится на потери в стали, мощность которых можно замерять ваттметром, соединенным с контуром первичной обмотки.

Другой способ состоит в замыкании вторичного контура накоротко и одновременной подаче напряжения на первичную цепь. Включение ваттметра в первую цепь позволяет измерить мощность, отражающую потери медного проводника обмотки.

Мероприятия по снижению энергопотерь в домашних условиях

В перечень мероприятий по устранению потерь энергии в домах, квартирах внесены:

  1. Прокладка электрической проводки, соответствующей потребляемой мощности, позволит исключить энергопотери, предупредить изменение параметров изоляции, лишний ее расход на нагрев проводников. Игнорирование требований нормативной документации при обустройстве кабельных квартирных становится причиной появления очагов возгорания в помещениях.
  2. Во избежание плохих контактов в коммутационных аппаратах рекомендуется использовать изделия при монтаже квартирных электрических сетей с элементами, устойчивыми к процессу окисления, воздействию влаги и температурных перепадов. Кроме этого, в каждом контакте должно присутствовать хорошее прижатие полюсов между собой.
  3. Для снятия реактивной нагрузки, которая является очередной причиной энергопотерь, возникает при работе электрических приборов и увеличивает расход активной составляющей электрической энергии, необходимо использовать специальные устройства. Они называются установками компенсации реактивной мощности. Их применение позволит уменьшить энергопотери, снизить напряжение на различных участках электросети и суммы денежных средств на оплату использованного количества тока.
  4. Совершенствование осветительных систем и замена ламп накаливания на светодиодные аналоги также относится к доступному всем слоям населения мероприятию по предотвращению потерь электроэнергии на уровне конечного потребителя.

Установка стабилизаторов напряжения также позволит сократить энергопотери в домах и квартирах.

Методика расчета

Потери в трансформаторах можно рассчитать по определенной методике. Для этого потребуется получить ряд исходных характеристик работы трансформатора. Представленная далее методика применяется для двухобмоточных разновидностей. Для измерений потребуется получить следующие данные:

  • Номинальный показатель мощности системы (НМ).
  • Потери, определяемые при холостом ходе (ХХ) и номинальной нагрузке.
  • Потери короткого замыкания (ПКЗ).
  • Количество потребленной энергии за определенное количество времени (ПЭ).
  • Полное количество отработанных часов за месяц (квартал) (ОЧ).
  • Число отработанных часов при номинальном уровне нагрузки (НЧ).

Получив эти данные, измеряют коэффициент мощности (угол cos φ). Если же в системе отсутствует счетчик реактивной мощности, в расчет берется ее компенсация tg φ. Для этого происходит измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Это значение переводят в коэффициент мощности.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий