变频交流电源对变压器损耗的影响.ppt

变频交流电源 对变压器损耗的影响 * * 内容提纲 ? 航空交流电源的发展与现状 ? 变压器损耗分析 ? 频率变化对损耗的影响 ? 小结 * * 内容提纲 ? 航空交流电源的发展与现状 ? 变压器损耗分析 ? 频率变化对损耗的影响 ? 小结 * 航空电源的发展 低压直流电源 变频交流电源 恒速恒频交流电源 变速恒频交流电源 直流发电机的电刷与换向器限制了转速，也限制了容量 恒速传动装置生产制造、使用维护困难，电能变换效率效率约为70％ 允许工作环境温度低，承受过载和短路能力较差 可靠性高、使用成本低，在波音787 和空客A380上已得到应用 * 航空变频交流电源 本世纪初提出了变频航空电源系统，采用变频交流供电系统 115V/360Hz～800Hz 替代原来的恒频交流电源系统 115V/400Hz ，以省去恒速恒频供电结构中的恒速传动装置和变速恒频供电结构中的电子变换器，从而减小飞机供电装置的体积和重量，提高电能转换效率，使系统价格更低，可靠性更好，维护更为便利。 * 变频交流电源的应用 4个安装在发动机上的230V/250kW变频发电机和两个安装在APU上的230V/225kW变频发电机组成，变频系统取代了传统的恒频系统。 * 频率变化的影响 结构简单、能量转换效率高、功率密度高等优点 变频交流电源系统由交流发电机和控制器构成，系统只有一次变换过程，交流发电机直接由发动机附件传动机匣驱动，没有恒速传动装置和二次变换装置，结构简单，重量轻、体积小、功率密度高，可靠性高、费用低，能量转换效率高，易于构成起动发电系统。 变压器以及频率敏感的用电设备的影响 * 频率变化的解决办法 变频交流虽然提高了发电系统的可靠性和能量转换效率，但对飞机用电设备带来了不利影响。 变压整流器 在设计变压整流器时必须避免变压器在最低工作频率出现饱和 直流电源 另外，最低频率为328Hz 的100A 变压整流器要比一个400Hz 频率的同类变压整流器重10%。 按最低 频率设计 * 不能直接使用变频电源 可直接使用变频电源 频率敏感用电设备的影响 静止变流器提供400Hz 恒频二次电源 感应电动机虽然可以采用变频交流电，但必须通过改进设计，以适应频率化范围大的特点，为此将使交流电动机的重量和体积比恒频交流时有所增加 * 内容提纲 ? 变压器损耗分析 ? 小结 ? 航空交流电源的发展与现状 ? 频率变化对损耗的影响 * 变压器损耗分类 变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分，在一定的负载下，变压器的有功功率损耗可用下式表示。 式中，P—总功率损耗，Pn—空载损耗，Pt—负载损耗。 空载损耗 铁损 负载损耗 磁滞损耗 涡流损耗 电阻损耗 附加损耗 绕组涡流损耗 引线损耗 杂散损耗 * 空载损耗 空载损耗是指在额定电压下空载运行时变压器所消耗的能量，主要是铁心损耗，它不随变压器负载的变化而变化。此损耗包括铁心中磁滞和涡流损耗，亦称为铁损。 磁滞损耗 变压器铁心受到周期性的反复磁化作用所导致的损耗 磁滞现象：由于铁磁材料在磁化过程中各个磁畴的转向或移动都存在着摩擦，所以磁通密度B的改变永远滞后于磁场强度H的改变。 式中，f为外施电压频率 Hz ;Bm为磁通密度幅值 T ；系数K1取决于硅钢片的特性，可实验测得。对于常用硅钢片n在2~2.5之间。 * 涡流损耗 涡流：铁心中存在交变的磁通，此磁通在铁心中产生感应电动势，从而激发出自成回路的电流。 涡流损耗 涡流在铁心中流过，会产生热效应而造成能量损失 式中，f为外施电压频率 Hz ;Bm为磁通密度幅值 T ；δ为硅钢片厚度 mm ；系数K2取决于硅钢片的特性，可实验测得。 单位体积内的涡流损耗与 f*Bm 2成正比，与硅钢片的厚度t2成正比，铁心的磁密一般在1.75T左右，采用很薄的硅钢片的目的就是降低涡流损耗。 铁心总的涡流损耗是单位体积的涡流损耗乘以铁心质量 * 负载损耗 负载损耗，又称铜耗，不仅与变压器的自身特性有关，而且随变压器负载的增大而增大。它包括基本铜耗Pr和附加铜耗Ps两部分。 电阻损耗 基本损耗 对于三相变压器，基本损耗Pr是绕组导线自身存在电阻引起的损耗 75℃时的铜损 式中，In为绕组相电流 A ，R为绕组相电阻 Ω 。 引线损耗 变压器各引线电阻损耗的总和，按基本损耗的百分数来折算 杂散损耗 漏磁通穿过钢结构件 如铁心、板式夹件、钢压板等 产生的损耗 式中，Kothers损耗系数，Ux变压器短路阻抗，Sn变压器额定容量 kVA 。 * 绕组涡流损耗 绕组涡流损耗 绕组涡流损耗Pwind是由绕组在漏磁场中引起的损耗。它的大小与