Влияние конструктивных особенностей тяговой сети на потери энергии
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
кономических расчетах электропотребления при существующей системе учета совместно используются измеренные и рассчитанные приближенно величины. В этих расчетах процент потерь в тяговой сети принимается ориентировочно, так как счетчиками энергии в тяговой сети определить точное значение потерь энергии невозможно. Не вызывает сомнения, что варьируя величинами потребления энергии на тягу, собственные нужды подстанций и т.п. можно покрыть любые неувязки при составлении общего энергетического баланса.
Неопределенность в этом вопросе позволяет списывать на так называемые "условные" потери, организационно-экономические недочеты различных служб и подразделений, железных дорог. В этих условиях на ряде дорог потери в тяговой сети переменного тока оценивают 10-15%, а в тяговой сети постоянного тока 15-25%, в то время как действительные потери энергии в среднем соответственно составляют 2-3% и 4-7%. Усложняет ситуацию и то обстоятельство, что на данный момент не существует достоверного метода расчета систем электроснабжения, что ставит задачу по разработке такого метода на первый план.
Общие потери в системе тягового электроснабжения определяются по формуле:
?Wеч% = (??Wп + ??Wкс + ??Wвл) 100% / ?WP
Где:
?Wвл - потери энергии в линиях, которые принадлежат дистанции электроснабжения ЕЧ;
?Wп - потери в оборудовании подстанции;р - среднее за месяц значение потерь тяговой подстанции;
?Wкс - потери энергии в контактной сети;
1.1 Потери энергии в трансформаторах
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции электрической энергии в электрических сетях и установках. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Необходимость распределения энергии по разным направлениям между многими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов.
Преобразование энергии в трансформаторе происходит посредствам магнитного поля с помощью сердечника и обмотки. Преобразование энергии всегда сопровождается потерями, поэтому мощность Р2, отдаваемая трансформатором потребителю, всегда меньше мощности Р1, подведенной к нему. Отношение этих величин ?=Р2/Р1 называют коэффициентом полезного действия (КПД). КПД трансформаторов очень велик и для большинства их составляет 98-99%, однако необходимость многократной трансформации энергии приводит к тому, что общие потери энергии трансформаторов достигают существенных значений.
Потерями короткого замыкания называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной частоте в одной из обмоток тока, соответствующего ее номинальной мощности, при замкнутой накоротко вторичной обмотке. Потери короткого замыкания могут быть разделены на следующие составляющие:
основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим током обмоток;
добавочные потери от вихревых токов, наведенных полем рассеяния в обмотках;
потери в отводах между обмотками и вводами;
потери в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора.
Режим работы трансформатора при питании одной из его обмоток от источника с переменным напряжением при разомкнутых других обмотках называется режимом холостого хода. Потери, возникающие в трансформаторе в режиме холостого хода при номинальном синусоидальном напряжении на первичной обмотке и номинальной частоте, называются потерями холостого хода. Потери холостого хода трансформатора слагаются из магнитных потерь, то есть потерь в активном материале (стали) магнитной системы, потерь в стальных элементах конструкции остова трансформатора, вызванных частичным ответвлением главного магнитного потока, основных потерь в первичной обмотке, вызванных током холостого хода, и диэлектрических потерь в изоляции. Диэлектрические потери в изоляции могут играть роль только в трансформаторах, работающих при повышенной частоте, а в силовых трансформаторах, рассчитанных на частоту 50Гц, обычно малы и могут не учитываться. Основные потери в первичной обмотке составляют 1% потерь холостого хода и обычно не учитываются. Магнитные потери - потери в активной стали магнитной системы - составляют основную часть потерь холостого хода и могут быть разделены на потери от гистерезиса и вихревых токов. Для современной холоднокатаной стали потери от гистерезиса составляют 25-35% а от вихревых токов - 75-65% полных потерь.
Потери холостого хода трансформатора являются постоянными, не зависят от тока нагрузки. Они возникают в его магнитной системе в течение всего времени, когда он работает. Потери короткого замыкания изменяются с изменением тока нагрузки и зависят от графика нагрузки трансформатора.
Уменьшение потерь холостого хода достигается главным образом путем широкого применения холоднокатаной рулонной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами. Применение этой стали, обладающей анизотропией магнитных свойств и очень чувствительной к механическим повреждениям при обработке, сочетается с существенным изменением конструкции магнитных систем. Уменьшение потерь короткого замыкания достигается понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках. При разработке трансформаторов возникает проблема ограничения добавочных потер?/p>