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从涡流谈节能

2015-10-21宋晓东刘永刚刘成刚

建筑工程技术与设计 2015年28期
关键词:涡流变压器节能

宋晓东 刘永刚 刘成刚

摘要:交流电流流过导线会产生涡电流,在我们生活中,就会被无形的白白浪费掉,损失了较多的能源,本文就如何减少涡流的损失,提高节能的效果为出发点,简单提出几点节能的方式方法。

关键词: 涡流、变压器、方法、节能

一、涡流產生的原因及危害

当交流电流流过导线时,在导线的周围会产生交变磁场,交变磁场中的整块导电体内部会产生感应电流,以反抗交变磁场磁通的改变。由于这种感应电流是自成闭合回路的环流,有很像水的旋窝,因此我们把他称作涡电流,简称涡流。整块导电体的内阻通常是很小的,因此产生涡流往往很强。多数情况下,涡流不但会白白的损耗电能,使用电设备效率降低,而且还会造成用电设备(如变压器中的铁心等)发热,严重时将影响设备的正常运行。显然,在多数情况下,这种涡流是不受欢迎的。

涡流的危害性在设计和制造电动机、变压器等电气设备中早已引起了人们的注意和重视,但在某些地方往往会被人们忽视。如我处在榆林华盛热电锅炉安装工程施工时,焊机综合布置防护箱中的一台大功率专用焊接设备,因为涡流的产生不能正常使用就是一个例子。

焊接设备布置时,为了整体美观及安全着想,这台大功率专用焊接设备将两根载流近1000A的焊接线,从焊接防护箱下面一块铁板上的两个小孔中穿过,安装完成后,焊工操作后反映焊接电流不够,焊接质量达不到要求。

在焊接变压器工作时,我们测得焊接变压器的初级电压为380V,电流为4.8A,次级电压为1.8V,电流为730A。计算此时焊接变压器的输入功率(380V*4.8A)1824W,输出功率为(1.8V*730A)1314W。这时次级输出功率与初级输入功率的比值为1314/1824=0.73,说明输入功率中有相当大的部分消耗掉了,以至无法使用。后来我们将焊机柜下面的铁板取下,用同样大小的胶木板替代,焊线直接从胶木板中的一个孔洞中引出,并使之与柜门钢框保持一定距离,再次进行测试,这时测得变压器的输入电流与原来一样,而输出电流为940A。同样可计算的焊接变压器输入功率为1824W,输出功率为1692W(1.8V*940A).这时计算输入输出功率之比为1692/1824=0.93。至此焊工再次进行焊接作业,完全达到设计要求。

二、从理论上对涡流简略分析

假设有一无限长的直导线通有电流I,则该导线周围的磁场是对称的,磁力线所以一些以此导线轴为中心的同心圆,由于磁场中任意一点P的磁场强度H=I/2πr,因此交变电流I越大。导线周围的磁场越强,离通电导线越近(即r越小)的地方,交变磁场也越强,从而处于这种条件下的整块导体内部所产生的涡流就越大(除此以外,涡流还随交变电流的频率增高而变大)

以上综合分析可知,将钢板取下更换成同尺寸胶木板,焊线从胶木板孔洞中穿出,并与钢框保持一定距离,两根焊线平行布置后,在附近其它铁件中而产生的涡流将大大降低,从而涡流损耗亦大大降低。这个结论解释了上面两次实测数据差异的原因。从中可知,减少涡流与节能的关系很大。

三、减少涡流的损耗,提高节能的方法

对于电动机、变压器等设备,要减少他们的涡流损耗,通常有以下两种方法:

1、由于涡流损失与磁路材料的电导系数成正比,故在电工钢的成分中掺入适量的硅,使其电导系数大大降低(即磁路材料的电阻率大大增加),这样可使涡流损失明显降低。

2、由于涡流损失与铁片厚度的平方成正比,因此在低频范围内通常不采用整块铁心,而是用表面带有绝缘层的很薄的硅钢片拼叠成导磁体。这样把产生的涡流的区域分割划小,相当于加大了对涡流的电阻,使涡流大大减小。

对于上面所谈的这类例子,也不难找出减小涡流损耗的一些方法:

1、焊接设备保护箱除外框外其它采用非导电体材料(如胶木、环氧树脂绝缘板等)

2、使通电导线尽量远离整块导电体。

3、将通电导线的进出线尽量平行靠近安装敷设。

四、结束语

当今社会无时不刻都离不开电,必然会存在大量的涡流能源的损耗,我们只有不断的探索、研究,化废为宝,提高新能源的利用率,我们的科技水平及信息化才会不断的提高。发展涡流的利用是我国一个长期的战略任务,必须持之以恒,建立完整的政策和体制框架。

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