中文名 | 最佳負(fù)載 | 外文名 | Best load |
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描????述 | 負(fù)荷較低時(shí)的電機(jī)功率 | 應(yīng)????用 | 變壓器 |
學(xué)????科 | 電機(jī)工程 |
變壓器所帶實(shí)際負(fù)載與其額定出力之比稱為變壓器的負(fù)載系數(shù)。用 β表示。現(xiàn)假定不同負(fù)載下功率因數(shù)(用cosφ表示)近似不變。變壓器運(yùn)行的功耗率為:
顯然,在功率耗率最低時(shí)工作效率便最高。將此狀態(tài)下的負(fù)載系數(shù)稱最佳負(fù)載系數(shù)。這說(shuō)明運(yùn)行中當(dāng)變壓器的實(shí)際銅耗等于鐵耗時(shí),便是處在最高效率狀態(tài)。對(duì)恒定負(fù)荷或均衡負(fù)荷時(shí)段內(nèi)也便是最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。其設(shè)計(jì)結(jié)果必然使額定負(fù)載下的銅耗比鐵耗大了約 4~7倍。故總有β<1。由于實(shí)際負(fù)載的波動(dòng),變壓器使用時(shí)β常小于1。這利于取得變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
在最佳負(fù)載系數(shù) β下運(yùn)行時(shí),功耗率最低。由于在恒定負(fù)荷時(shí)段內(nèi),功耗表征了每傳遞單位電量時(shí)變壓器本身所消耗的電能。故此可理解為 “變電單耗 ”。在此前提下,功耗率最低也便是能耗率最低。對(duì)于變壓器投運(yùn)中的每時(shí)每刻都需盡可能爭(zhēng)取處在或十分接近于最高效率狀態(tài)下為最經(jīng)濟(jì)。而對(duì)大量存在的變動(dòng)負(fù)荷,則要求在變動(dòng)負(fù)荷時(shí)段(如年月或日)內(nèi)其能損率最低,始為努力追求的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)。
在 β下運(yùn)行時(shí)變壓器的功損為其空載損耗(近似鐵耗) 的兩倍。故實(shí)踐中推薦采用優(yōu)質(zhì)低耗變壓器對(duì)運(yùn)行極為有利,此為變壓器的理想工作狀態(tài),也是實(shí)踐中努力爭(zhēng)求的目標(biāo)。若能使變壓器投用過程中,始終處于β(或近于β)狀態(tài)下,則必然能取得最經(jīng)濟(jì)的效果。故實(shí)際工作中所采用的調(diào)整變壓器負(fù)荷等許多技術(shù)措施,也都是為了盡可能實(shí)現(xiàn)或接近β狀態(tài)下的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
變壓器的功率損失,功耗率(恒載時(shí)段內(nèi)的變電單耗)及工作效率,都是負(fù)載系數(shù)的函數(shù)。在由空載到滿載的閉區(qū)間定義域內(nèi),它們的典型特性曲線。可見,功率損失為一遞增函數(shù)。隨著負(fù)載增加,實(shí)際功率損失將逐漸增大;工作效率為一上凹曲線,由0起在β0。時(shí)達(dá)最高效率,此后便緩慢下降,但達(dá)滿載時(shí)其效率也在95%以上;而功耗率變化正相反,是下凹曲線,在β0時(shí)出現(xiàn)最低值,隨著負(fù)載增加而緩慢增高(滿載時(shí)較β0狀態(tài)下約增大20%左
右),負(fù)載降低時(shí)則急劇增高。同時(shí)可推求得功耗率與滿載時(shí)相等的βi值(為P0/Pk,即變壓時(shí)損失比的倒數(shù)也等于β02)。當(dāng)實(shí)際負(fù)載率低于βj時(shí),則功率將成幾倍,幾十倍地劇增,此狀態(tài)下運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性極差。故 β0 確系為實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而要捕捉并深入探討的關(guān)鍵點(diǎn)。
變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,需順應(yīng) “工作效率最高→功耗率最低→實(shí)耗率最低”的模式來(lái)考慮。只有在盡可能長(zhǎng)時(shí)間地使變壓器工作在最高效率,最低功耗率狀態(tài)下,求得全年、全月或全日變壓器能耗率最低,方可取得最好的經(jīng)濟(jì)性,也才能稱得上屬經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這是由于不講工作效率的能耗最低,事實(shí)上是毫無(wú)實(shí)際意義的。因?yàn)榻^不會(huì)將全年處于空載狀態(tài)下的變壓器算作是最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。故運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的前提必須首先建立在最低功耗率的基礎(chǔ)上。最佳負(fù)載系數(shù)既有理論性,瞬時(shí)性含義,又具現(xiàn)實(shí)性與實(shí)用性意義,它是研究經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)與精髓。其現(xiàn)實(shí)意義可具體在:
1) 對(duì)于已投運(yùn)的變壓器可以據(jù)此判定其是否處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。這類變壓器的額定容量已經(jīng)選定,由其實(shí)際負(fù)載系數(shù)與β ′的差值情況即可認(rèn)定運(yùn)行是否經(jīng)濟(jì)。繼之可采取調(diào)整負(fù)荷或更換合適變壓器等辦法以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行??梢姳?進(jìn)行比較計(jì)算得出論據(jù)。
2) 對(duì)恒定負(fù)荷及負(fù)荷變動(dòng)甚小的變壓器(如鋁電解連繼性用電行業(yè),三班連續(xù)性生產(chǎn)用變壓器)或其它分段性用電行業(yè)等負(fù)荷及分段負(fù)荷變化很小的變壓器(如地區(qū)或地域性主變壓器及三班制間斷性生產(chǎn)的配變),在負(fù)荷基本恒定與均衡負(fù)荷時(shí)段內(nèi),誠(chéng)如前面已指出的功耗率實(shí)質(zhì)上可理解為變電單耗那樣,若實(shí)際負(fù)載系數(shù)近于β′,則單耗最低,運(yùn)行屬最經(jīng)濟(jì)。在上述前提下,同樣可反過來(lái)以此作為選擇變壓器適宜容量的依據(jù)。
3) 明確了 β′ 下變壓器功耗率最低,效率最高這一觀點(diǎn)就可以由此導(dǎo)出及建立變壓器究竟運(yùn)行在何種狀態(tài)下方為經(jīng)濟(jì)的概念。對(duì)于負(fù)荷變動(dòng)較大的地區(qū)或區(qū)域性主變,以及大量農(nóng)村或城市單、雙班生產(chǎn)用配變,則可通過具體反映實(shí)際負(fù)荷曲線不同波動(dòng)性質(zhì)與幅度的 “形狀系數(shù) ”來(lái)溝通與 β′ 的關(guān)系,以求其全年電能損耗率為最低而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
4) 通過對(duì)單臺(tái)變壓器所建立的最佳負(fù)載系數(shù),最低功耗率與能耗率的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行觀點(diǎn),可進(jìn)一步推出多臺(tái)變壓器并列實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的法則(即何時(shí)并列與何時(shí)切除等);可據(jù)此提出更換適宜容量的條件與選擇方法,此外,還能由此引申選擇一大一小的“母子變”及采用可調(diào)容量的“調(diào)容變”等措施的基本原則。
150℃以下的低溫?zé)崮軓V泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)過程中,如太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?,以及水泥廠、熱力發(fā)電廠和化工廠的工業(yè)余熱,若不加以利用,則是對(duì)能源的巨大浪費(fèi),因此,安全、可靠、高效地利用這部分熱能的意義重大。與傳統(tǒng)的水蒸氣朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)相比,有機(jī)物朗肯循環(huán)(ORC)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率高、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及可靠性高,已成為回收利用低溫?zé)崮艿淖罴堰x擇。國(guó)內(nèi)外關(guān)于ORC系統(tǒng)的理論研究較多,但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少。Gu等通過理論和實(shí)驗(yàn)的方法研究了余熱回收ORC系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)部件中蒸汽發(fā)生器的不可逆損失最大,而且系統(tǒng)的最大熱效率為5.2%;Mathias等搭建了可采用渦旋式或擺線式膨脹機(jī)的有機(jī)物發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái),其最大輸出功率為2.96kW;Peterson等建立了一個(gè)采用渦旋式膨脹機(jī)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),其熱源溫度為165~183℃,系統(tǒng)輸出功率為187~256W;Quoilin等通過實(shí)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)理論模型對(duì)渦旋式膨脹機(jī)進(jìn)行了研究,并考慮了膨脹機(jī)的內(nèi)泄漏、漏熱、過膨脹或欠膨脹等損失;Li等搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)并對(duì)回?zé)崾桨l(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;Kang等研究了采用徑流式渦輪膨脹機(jī)的ORC系統(tǒng),并分析了影響系統(tǒng)性能的因素;Pei等分析了膨脹機(jī)的各項(xiàng)損失對(duì)系統(tǒng)性能的影響及熱電聯(lián)產(chǎn)的相關(guān)問題;Gao等研究了太陽(yáng)能混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)。這些研究推動(dòng)了ORC技術(shù)的發(fā)展,但對(duì)膨脹機(jī)-發(fā)電機(jī)-負(fù)載三者的相關(guān)性研究還很少。
研究所用低溫?zé)崮苡袡C(jī)物朗肯循環(huán)發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)外觀及結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由有機(jī)物朗肯循環(huán)與熱源循環(huán)2個(gè)環(huán)路組成。有機(jī)物朗肯循環(huán)環(huán)路主要包括蒸發(fā)器、冷凝器、儲(chǔ)液罐、工質(zhì)泵和膨脹機(jī);熱源循環(huán)環(huán)路是加熱油爐循環(huán)系統(tǒng);另外,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中還包括發(fā)電機(jī)、負(fù)載電阻、背壓閥、球閥、膜片式脈沖阻尼器及干燥過濾器等配件和一整套測(cè)試設(shè)備。
為了減小發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的體積,將實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試設(shè)備集成在一個(gè)箱體中,并在箱體底部安裝滑輪以便于移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理如下:將蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、儲(chǔ)液罐與工質(zhì)泵用銅管依次連接而形成工質(zhì)循環(huán)的閉路系統(tǒng);渦旋式膨脹機(jī)通過聯(lián)軸器與永磁交流發(fā)電機(jī)連接;3個(gè)相同的瓷盤變阻器通過三角形接法與發(fā)電機(jī)相連;采用導(dǎo)熱油爐模擬熱源,油泵將高溫導(dǎo)熱油送入蒸發(fā)器中以加熱有機(jī)物工質(zhì);工質(zhì)冷凝以風(fēng)冷為主;另外,為保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟诓煌r下順利進(jìn)行,在冷凝器的散熱盤管上安裝噴霧系統(tǒng),以便于冷凝負(fù)載較大時(shí)使用。
圖2示出了當(dāng)熱源溫度為100℃時(shí)實(shí)驗(yàn)所獲功率-轉(zhuǎn)速特性曲線。其中,實(shí)線為相同工質(zhì)流量下渦旋膨脹機(jī)的功率-轉(zhuǎn)速特性曲線,虛線為相同負(fù)載電阻下發(fā)電機(jī)的功率-轉(zhuǎn)速特性曲線,2條曲線的交點(diǎn)即為渦旋式膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)及負(fù)載的耦合工況點(diǎn),例如電阻為60Ω的發(fā)電機(jī)功率-轉(zhuǎn)速特性曲線上的耦合工況點(diǎn)為A、B和C。
在不同的工質(zhì)流量下,渦旋式膨脹機(jī)均存在一個(gè)最佳轉(zhuǎn)速與一個(gè)最大輸出功率相對(duì)應(yīng)。將不同工質(zhì)流量下的最佳工況點(diǎn)相連接,則可得到渦旋式膨脹機(jī)的最佳功率轉(zhuǎn)速線。由于聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速與負(fù)載電阻成正相關(guān)關(guān)系,故在不同工質(zhì)流量下都存在一個(gè)最佳負(fù)載電阻,以使渦旋式膨脹機(jī)工作在最佳工況點(diǎn),所以渦旋式膨脹機(jī)的最佳功率轉(zhuǎn)速線也即最佳功率負(fù)載線。從理論上講,要想使得膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)及負(fù)載達(dá)到最佳的匹配,就應(yīng)使配套發(fā)電機(jī)的功率-轉(zhuǎn)速曲線與膨脹機(jī)的最佳功率負(fù)載線重合,以使膨脹機(jī)不會(huì)工作在過載和欠載狀態(tài)下。
由圖3可見,當(dāng)熱源入口溫度不同時(shí),系統(tǒng)的最佳負(fù)載電阻約為60Ω,但最佳的轉(zhuǎn)速和發(fā)電功率隨著熱源溫度的增加而增大。發(fā)電效率表示熱源熱能轉(zhuǎn)化為電能的程度,決定了發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值,其與發(fā)電功率的比值即為單位質(zhì)量工質(zhì)的發(fā)電量,表示工質(zhì)的做功能力。由圖4可以看出:當(dāng)負(fù)載電阻為60Ω 時(shí),發(fā)電效率和比發(fā)電功率均達(dá)到最大值。隨著負(fù)載電阻增加,系統(tǒng)的發(fā)電效率呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢(shì),并存在一個(gè)最佳的負(fù)載電阻,使得系統(tǒng)具有最大的發(fā)電效率,而且當(dāng)熱源溫度升高時(shí),最佳負(fù)載電阻對(duì)應(yīng)的發(fā)電效率隨著熱源溫度升高而增大;同時(shí),比發(fā)電功率隨負(fù)載電阻變化的關(guān)系與發(fā)電效率和發(fā)電功率的相似,即存在一個(gè)最佳負(fù)載電阻,以使比發(fā)電功率最大,且在不同溫度下均存在最佳的負(fù)載電阻,熱源溫度越高,最佳負(fù)載電阻對(duì)應(yīng)的最大比發(fā)電功率越大,即最佳負(fù)載電阻不僅使得系統(tǒng)具有最大的發(fā)電功率和發(fā)電效率,而且使得循環(huán)工質(zhì)的比發(fā)電功率最大。因此,合理設(shè)置負(fù)載電阻,能夠使得發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮最佳的性能。
(1)在不同的熱源溫度和工質(zhì)流量條件下,均存在一個(gè)最佳的負(fù)載電阻,使得系統(tǒng)具有最大的發(fā)電功率、比發(fā)電功率及發(fā)電效率。
(2)在設(shè)計(jì)發(fā)電系統(tǒng)時(shí),應(yīng)為渦旋式膨脹機(jī)選擇合適的永磁發(fā)電機(jī)和負(fù)載電阻,以使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻-功率-轉(zhuǎn)速特性曲線盡可能靠近膨脹機(jī)的最佳功率負(fù)載線,使得系統(tǒng)發(fā)揮最佳的性能。
(3)在熱源溫度不超過120℃ 時(shí),實(shí)驗(yàn)所測(cè)系統(tǒng)的最大發(fā)電功率可達(dá)1.05kW,最高發(fā)電效率可達(dá)4.51%,膨脹機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和膨脹比分別可以達(dá)到2922 r/min和3.03。
最佳負(fù)載在變壓器中常用功率因素來(lái)表征,功率因數(shù)的高低,主要與負(fù)載大小有關(guān)。一般電機(jī)空載時(shí),功率因數(shù)很低,通常小于0.2。電機(jī)帶負(fù)載后,要輸出機(jī)械功率,因此,定子電流中的有功分量增大,功率因數(shù)逐漸提高。在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),電機(jī)的功率因數(shù)最高。電機(jī)運(yùn)行時(shí),效率高低與負(fù)載大小有關(guān)。一般電機(jī)空載運(yùn)行時(shí),效率為零。負(fù)載增加時(shí),效率也增加。當(dāng)負(fù)載為(0.7~1)倍額定負(fù)載時(shí),效率最高。因此,電機(jī)在接近額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí),效率最高,最為經(jīng)濟(jì)。綜上述,電機(jī)最佳的負(fù)載率是在:電機(jī)在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)。
一、液晶電視尺寸和最佳觀看距離的關(guān)系,因?yàn)樗^看的節(jié)目信號(hào)不同而有所不同。電視節(jié)目按清晰度劃分可以分為標(biāo)清和高清。 1、所謂標(biāo)清,就是我們目前收看的有線電視和DVD。收看的有線電視均為PAL節(jié)目,分辨...
謝謝!哪餐桌呢,選擇什么樣的款式比較好。生活陽(yáng)臺(tái)要留嗎?餐廳是長(zhǎng)方形的!
衛(wèi)浴空間的安排方法是有不少講究的,主要應(yīng)從固定位、預(yù)留位、改造位這三個(gè)方面進(jìn)行考慮。那么,如何安排衛(wèi)浴空間才合理?布置衛(wèi)浴空間需要注意哪些問題?下面我就跟大家分享一下衛(wèi)浴空間的安排方法。 ...
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評(píng)分: 4.6
推導(dǎo)出雙繞組電力變壓器最佳負(fù)載率的幾種表達(dá)形式,指出不同的目標(biāo)有不同的取舍,并以SL7-800~8000/35、SL7-10000~20000/35變壓器為例,計(jì)算出不同負(fù)載率的具體數(shù)字,可供選擇該型號(hào)變壓器時(shí)參考。
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評(píng)分: 4.5
采用綜合損耗分析法,既考慮設(shè)備有功損耗又考慮無(wú)功損耗產(chǎn)生的有功損耗,既考慮變壓器經(jīng)濟(jì)當(dāng)量,又考慮負(fù)荷大小,深入分析了變壓器負(fù)載率與容量之間的關(guān)系,提出變壓器最佳負(fù)載率及容量最佳配置。
感性負(fù)載:
即和電源相比當(dāng)負(fù)載電流滯后負(fù)載電壓一個(gè)相位差時(shí)負(fù)載為感性(如負(fù)載為電動(dòng)機(jī)、變壓器)
容性負(fù)載:
即和電源相比當(dāng)負(fù)載電流超前負(fù)載電壓一個(gè)相位差時(shí)負(fù)載為容性(如負(fù)載為補(bǔ)償電容)。
阻性負(fù)載:
即和電源相比當(dāng)負(fù)載電流負(fù)載電壓沒有相位差時(shí)負(fù)載為阻性(如負(fù)載為白熾燈;電爐)。
容性負(fù)載,即具有電容的性質(zhì),(充放電,電壓不能突變)。
感性負(fù)載,即具有電感的性質(zhì),(磁場(chǎng),電流不能突變)。
混聯(lián)電路中容抗比感抗大,電路呈容性反之為感性。
負(fù)載性質(zhì)包括:容性負(fù)載、感性負(fù)載和純電阻負(fù)載。容性負(fù)載:電流相位超前電壓;感性負(fù)載:電流相位滯后電壓;純電阻負(fù)載,電流與電壓相位相同。
負(fù)載特性常見的是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性,其又分為同步電機(jī)和異步電機(jī),負(fù)載可分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性以及恒功率負(fù)載特性。