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降低变压器负载损耗的分析与措施

作者: 时间:2013-12-22 来源:网络 收藏
span style="color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 30px; text-align: justify; ">  变压器绕组通过电流时,除了在铁心中产生链接主、副绕组的主磁通外,还产生只链接自身的漏磁通,这部分漏磁通过空气铁心或其他金属件闭合。大容量变压器运行时,绕组的安匝会产生很大的漏磁场。此时绕组的导线均处在漏磁场中,根据楞次定律,在闭合回路中产生感应电流(称为涡流),从而在导线中产生涡流损耗。在绕组范围内,漏磁通大部分是轴向分布的,但在绕组端部及安匝不平衡部分,也有幅向分量,这两个分量均会在绕组导线内产生涡流损耗。

  1.1 轴向漏磁涡流损耗

  当不考虑涡流影响时,我们假定轴向漏磁通密度随绕组宽度成线性分布如图(1),因纵向漏磁分布与线圈的几何尺寸有关,即在线圈端部及外径侧,漏磁不按直线分布,而是发散,而且线圈外部磁路具有一定的磁阻,最大轴向漏磁通密度也将减小,因此工程计算中,用下面公式表示:

  Bm=1.78×IWρ / Hx ×10 –4 T (4)

  式中,ρ —洛氏系数 ,IW为安匝数,Hx为线圈电抗高度(cm)。

  上式中是假定在绕组所占的空间里,轴向漏磁通是相等的,因此轴向漏磁通在绕组中产生的涡流损耗与导线厚度的平方成正比。


图 1 在漏磁场中的导线

  应当注意,如果变压器为三绕组变压器,且运行方式为内—外绕组运行时,虽然中间绕组没有电流流过,由于它处于内—外绕组的主漏磁空道之中,即位于最大纵向漏磁场位置处,也存在涡流损耗。该处的磁场与图1不同,不是斜线分布,而是可近似看成均匀分布,根据推导,其涡流损耗为按斜线分布时的3倍。

  1.2 幅向漏磁涡流损耗

  由于漏磁通是由二次线圈磁势和与其相平衡的一次线圈磁势负载分量共同产生。根据变压器的磁势平衡定律可知,变压器的磁势总是平衡的,但由于纵绝缘结构要求线圈的起始部分加强绝缘,或有调压线段,使一、二次线圈在整个高度上的安匝分布并不完全处于平衡状态。即在一些区域里,一次线圈的安匝数大于二次线圈的安匝数,而在另一些区域里,二次线圈的安匝数大于一次线圈的安匝数。每一区域里的一二次线圈等效安匝相平衡,而平衡的磁势将产生漏磁通,所以在一二次线圈所占据的空间里还有一种流通方向与线圈轴向方向相垂直的漏磁通,称为幅向漏磁通,它在线圈的导线中也产生涡流损耗

  幅向漏磁通比纵向漏磁通小很多,但在特大容量变压器中,幅向漏磁通要占一定的比例,因此由它产生的涡流损耗也不可忽视。工程上的计算也可参照纵向漏磁的计算方法。

  k fw =k×102(b Br /δ)2×(f / 50)2 (5)

  式中b——导线宽度 (mm)

  δ——导线中的电流密度(A/mm2)

  Br——主漏磁空道磁密幅值(T)

  文献[3]针对变压器不平衡安匝对幅向漏磁产生的影响做了分析。可知,除绕组端部外,纵向漏磁分布与不平衡安匝相似。同时高低压绕组的幅向漏磁分布在主空道内存在一个分界带,分界带两侧的幅向漏磁各自闭合。即低压绕组的幅向漏磁由心柱及上下铁轭闭合,并对其漏磁起主要作用;外绕组的幅向漏磁通过外部气隙闭合,并对其漏磁起主要作用。由于内绕组与铁心柱 电子负载相关文章:电子负载原理
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