Трансформаторы

Проектирование электрической осветительной сети.

Источники питания и выбор напряжения

Трансформаторы

Наиболее распространенным источником питания (ИП) ОУ является силовой понижающий трансформатор.

Трансформаторы имеют следующие основные показатели:

- первичное напряжение – напряжение со стороны первичной обмотки U₁;

- вторичное напряжение U₂ – напряжение, получающееся на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора (работа без нагрузки). Холостой ход – режим работы трансформатора с разомкнутой вторичной обмоткой;

- напряжение короткого замыкания U_кз – напряжение, которое надо подвести к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в них установились номинальные токи. U_кз в % от номинального напряжения составляет для трансформаторов типа ТМ с напряжением до 10 кВ – 5,5% и для трансформаторов до 35 кВ – 6,5%;

- потери холостого хода P_xx - потери мощности в трансформаторе при его разомкнутой вторичной обмотке. Трансформатор потребляет небольшую мощность холостого хода P_xx, которая практически совпадает с мощностью, расходуемой на перемагничивание сердечника. Это потери на гистерезис или потери в стали P_ст. То есть P_xx~ P_ст;

- потери короткого замыкания P_кз – потери мощности, имеющие место в трансформаторе при подведенной к одной из обмоток U_кз и замкнутой накоротко другой обмотки.

(коэффициент трансформации ).

Работа трансформатора сопровождается потерями напряжения и мощности. Потери напряжения внутри трансформатора в % его вторичного номинального напряжения определяются следующей зависимостью:

где - активная составляющая U_кз, %;

- реактивная составляющая U_кз, %;

cosφ – коэффициент мощности вторичной цепи (отношение активной мощности нагрузки к полной ;

β – коэффициент загрузки трансформатора (отношение его фактической нагрузки к номинальной).

Значения U_a и U_р определяются:

где P_кз – потери короткого замыкания при номинальной нагрузке (потери в меди трансформаторе, Вт);

P_н – номинальная мощность трансформатора кВ∙А;

U_кз – напряжение короткого замыкания, %.

Потери мощности в трансформаторе в режиме нагрузки могут быть определены по его коэффициенту полезного действия:

Наибольший получается при

Последняя формула справедлива лишь при достаточной загрузке трансформатора. Когда загрузка трансформатора мала, то есть когда трансформатор работает в режиме холостого хода или близком к нему, на намагничивание стали трансформатора будет теряться мощность, которая должна быть определена отдельно по заводским данным для учета в расходе электроэнергии за нерабочие часы предприятия.

Для ьрансформатров мощностью 100-1000 кВ∙А активные потери мощности практически составляют около 2%, а реактивные – 10% их номинальной мощности. При этих условиях потери мощности в трансформаторе будут примерно составлять в % от загрузки вторичной цепи при

cosφ = 1 - 2%;

cosφ =0,9 – 6%;

cosφ=0,8 - 8%;

cosφ=0,6 - 9%.

Все трансформаторы имеют по два ответвления на обмотках высшего напряжения для регулирования напряжения на стороне низшего напряжения ±5% (2 ступени) путем переключения концов обмоток при отключенном трансформаторе.

В качестве независимых источников питания могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи.

Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки.

Напряжение 380 В для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения может использоваться при соблюдении следующих условий:

1. Ввод в осветительный прибор и независимый, не встроенный в прибор, пускорегулирующий аппарат выполняется проводами или кабелем с изоляцией на напряжение не менее 660 В.

2. Ввод в осветительный прибор двух или трех проводов разных фаз системы 660/380 В не допускается.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение светильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты 2 или 3. Допускается использование светильников класса защиты 1, в этом случае цепь должна быть защищена УЗО с током срабатывания до 30 мА.

Указанные требования не распространяются на светильники, обслуживаемые с кранов. При этом расстояние от светильников до настила моста крана должно быть не менее 1,8 м или светильники должны быть подвешены не ниже нижнего пояса ферм перекрытия, а обслуживание этих светильников с кранов должно выполняться с соблюдением требований техники безопасности.

В установках освещения фасадов зданий, скульптур, монументов, подсвета зелени с использованием осветительных приборов, установленных ниже 2,5 м от поверхности земли или площадки обслуживания, может применяться напряжение до 380 В при степени защиты осветительных приборов не ниже IР54.

В установках освещения фонтанов и бассейнов номинальное напряжение питания погружаемых в воду осветительных приборов должно быть не более 12В.

Для питания светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должны применяться напряжения: в помещениях без повышенной опасности — не выше 220 В и в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных — не выше 50 В. Для питания светильников местного освещения с люминесцентными лампами может применяться напряжение не выше 220 В. При этом в помещениях сырых, особо сырых, жарких и с химически активной средой применение люминесцентных ламп для местного освещения допускается только в арматуре специальной конструкции.

Лампы ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ и ДНаТ могут применяться для местного освещения при напряжении не выше 220 В в арматуре, специально предназначенной для местного освещения.

Для питания переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных должно применяться напряжение не выше 50 В.

При наличии особо неблагоприятных условий, а именно когда опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими, хорошо заземленными поверхностями (например, работа в котлах), и в наружных установках для питания ручных светильников должно применяться напряжение не выше 12 В.

Переносные светильники, предназначенные для подвешивания, настольные, напольные и т. п. приравниваются при выборе напряжения к стационарным светильникам местного стационарного освещения.

Для переносных светильников, устанавливаемых на переставных стойках на высоте 2,5 м и более, допускается применять напряжение до 380 В.