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空載運(yùn)行
變壓器繞組開路的工作狀態(tài)
基本信息
| 中文名 | 空載運(yùn)行 |
| 外文名 | no-load running |
| 取決于 | 電源頻率和鐵芯材料磁滯回線面積 |
| 含義 | 變壓器的一次繞組接入電源，二次繞組開路的工作狀態(tài) |
| 應(yīng)用 | 變壓器 |
基本介紹
實(shí)用方法
根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)功率方程，建立了數(shù)控機(jī)床工步間空載運(yùn)行時(shí)停機(jī)節(jié)能的理論決策模型。為解決理論模型求解困難的問題，采用了一種通過建立測試數(shù)據(jù)表和進(jìn)行曲線擬合的方法，求得理論模型三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)用計(jì)算公式，從而得到各機(jī)床的實(shí)用決策模型和實(shí)際運(yùn)行方法。
決策模型
建立了一種變頻數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的功率方程，如果用P(ω)來表示數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下電動機(jī)無機(jī)械負(fù)載時(shí)的損耗功率(P(ω)=ΔP+P，其中，ΔP為變頻器功率損耗，P為電動機(jī)的空載功率)，而不管其具體構(gòu)成，式中，P為數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)總輸入功率；b為電動機(jī)的載荷系數(shù)；α為機(jī)床主傳動系統(tǒng)的載荷損耗系數(shù)；P為切削功率；M為機(jī)床主傳動系統(tǒng)等效到電動機(jī)軸的等效非載荷庫侖摩擦力矩；ω為電動機(jī)輸出軸的角速度；B為機(jī)床主傳動系統(tǒng)等效到電動機(jī)軸的等效黏性阻尼系數(shù)；J為機(jī)床主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量系數(shù)；t為時(shí)間變量。
由于啟動瞬間電動機(jī)電磁場突變的特殊性，因此P(ω)不僅與ω有關(guān)，而且在啟動瞬間有突變。由于這種突變過程是時(shí)間的瞬間變化過程，因此P(ω)可以表示為P(ω，t)。
模型的建立
停機(jī)節(jié)能理論決策模型中，空載時(shí)間T是數(shù)控程序中的已知數(shù)，K是根據(jù)實(shí)際情況事先給定的一個(gè)常數(shù)。為求解P、E和T，提出了一種通過建立測試數(shù)據(jù)表得到擬合曲線公式的快速和較準(zhǔn)確的處理方法。
運(yùn)行步驟
根據(jù)數(shù)據(jù)編程中的工步間空載運(yùn)行時(shí)間T、前一工步結(jié)束時(shí)刻t、后一工步的開始時(shí)間t+1和轉(zhuǎn)速n，進(jìn)行決策，若應(yīng)進(jìn)行停機(jī)，則在數(shù)控程序中編入在t時(shí)刻停機(jī)的代碼，在t+1-T時(shí)刻開始啟動，就會自然產(chǎn)生停機(jī)節(jié)能效果。操作過程簡單方便。
運(yùn)行試驗(yàn)方法
隨行著高電壓大容量變壓器的日益增多，空載運(yùn)試驗(yàn)作為檢驗(yàn)鐵心磁路設(shè)計(jì)、制造是否可靠的試驗(yàn)項(xiàng)目越來越多地受到用戶重視。在GB/T6451—2008《油浸電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》的附錄A中明確要求進(jìn)行12h，1.1倍額定電壓的空載運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后油中應(yīng)無乙炔，總烴含量無明顯變化，無明顯局部放電的聲、電信號。
大多數(shù)500kV及以上等級變壓器合同中都明確要求進(jìn)行12h或長時(shí)間空載運(yùn)行試驗(yàn)。進(jìn)行空載運(yùn)行試驗(yàn)將占用大量的試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)場地，而且大型變壓器的空載運(yùn)行必須使用大容量發(fā)電機(jī)組，要消耗大量的能源。因此，開展對兩臺同型號、同規(guī)格的變壓器并聯(lián)進(jìn)行空載運(yùn)行以縮短試驗(yàn)時(shí)間的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
理論分析
變壓器的空載運(yùn)行試驗(yàn)通常從低壓側(cè)施加額定頻率的正弦波額定電壓，高壓（或其他）繞組開路，中性點(diǎn)（如果引出）接地。在此條件下測量變壓器電壓、電流和損耗，記錄油溫，并在試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行油色譜分析。
空載運(yùn)行試驗(yàn)電源的選擇：
空載運(yùn)行試驗(yàn)電源的容量一般由變壓器空載電流決定。計(jì)算
S=0.01iS
式中S——由空載電流計(jì)算出的空載試驗(yàn)容量；
i——變壓器的空載電流，%；
對小容量變壓器取i=2%，則空載試驗(yàn)電源的容量S=0.01i0，S=0.02SkV·A
對大容量變壓器取i=1%，則空載試驗(yàn)電源的容量為0.01SkV·A。
在GB1094·1標(biāo)準(zhǔn)中要求空載試驗(yàn)時(shí)平均值電壓表（方均根值刻度）的讀數(shù)U′，和方均根值電壓表的讀數(shù)U，兩塊表的讀數(shù)之差要<3%。按照此要求，試驗(yàn)電源容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由S=0.01iS算出的容量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，空載試驗(yàn)電源的容量?。?.05～0.10）SkV·A，可以保證波形系數(shù)滿足要求，較小系數(shù)適用于大容量變壓器，較大系數(shù)適用于中等容量變壓器。大型變壓器的空載運(yùn)行試驗(yàn)通常使用≥5000kV·A的發(fā)電機(jī)組。
方法與線路
長時(shí)間空載運(yùn)行試驗(yàn)是為了檢查鐵心磁路設(shè)計(jì)和制造是否可靠，并通過試驗(yàn)后變壓器油的色譜分析發(fā)現(xiàn)有無局部缺陷。所以在試驗(yàn)設(shè)備容量允許并保證試驗(yàn)安全的條件下，只要滿足試驗(yàn)要求，可以將兩臺變壓器并聯(lián)同時(shí)進(jìn)行長時(shí)間運(yùn)行試驗(yàn)。
對于兩臺單相變壓器，如果額定電壓相同就可以將兩臺變壓器的低壓繞組并聯(lián)，高壓繞組開路，中性點(diǎn)接地，同時(shí)進(jìn)行空載運(yùn)行試驗(yàn)。此時(shí)施加的電壓與單臺變壓器的額定電壓相同，測量的空載損耗是兩臺鐵心產(chǎn)生損耗的代數(shù)和（空載損耗為標(biāo)量），測得的電流是兩臺產(chǎn)品空載電流的矢量和（空載電流是矢量）。
兩臺單相變壓器，當(dāng)規(guī)格型號完全相同時(shí)，理論上兩臺產(chǎn)品的鐵心勵(lì)磁阻抗也完全一致，即Z=Z。但在實(shí)際制造過程中，由于制造和原材料的差異等原因，兩臺產(chǎn)品的鐵心不可能完全一致，也就是兩臺產(chǎn)品的勵(lì)磁阻抗不會完全相等，造成兩臺產(chǎn)品高壓端電壓的相位存在微小的差別，所以在兩臺產(chǎn)品并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，高壓端仍然需要保持一定的絕緣距離。
經(jīng)濟(jì)效益
采用兩臺產(chǎn)品并聯(lián)進(jìn)行空載運(yùn)行試驗(yàn)，將兩臺產(chǎn)品的試驗(yàn)時(shí)間縮短為一臺產(chǎn)品的試驗(yàn)時(shí)間，不僅降低了試驗(yàn)人員的勞動強(qiáng)度，并且提高了試驗(yàn)效率，降低了試驗(yàn)成本，縮短了產(chǎn)品的制造和試驗(yàn)周期。
如果能夠有60臺變壓器的空載運(yùn)行試驗(yàn)采用這種試驗(yàn)方式，那么可以節(jié)省30臺產(chǎn)品的試驗(yàn)時(shí)間，以每臺節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間12h計(jì)算，30臺可節(jié)約30天的時(shí)間，相當(dāng)于在不增加試驗(yàn)人員、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)場地的情況下，可以多增加一個(gè)月的試驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)減少了大容量機(jī)組一個(gè)月的大負(fù)荷使用時(shí)間，可見該方法的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。
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作者
