Оценка уровня магнитного поля трансформатора

В настоящее время значительно возросло экологическое влияние на биологические объекты и на человека внешних электромагнитных полей, создаваемых электроустановками [1, 2]. Опыт эксплуатации устройств автоматического регулирования показал, что их нормальная работа нарушается при воздействии внешних магнитных полей различного электрооборудования [3], поэтому актуальна проблема оценки уровня магнитного поля электрооборудования на предприятиях.

Цель: оценка уровня магнитного поля электрооборудования предприятия.

Исходя из физических представлений и принципа наложения, внешнее поле можно представить как алгебраическую сумму полей обтекаемых током обмоток электрооборудования и различных намагниченных ферромагнитных узлов и деталей. Например, наиболее неблагоприятным случаем, при котором внешнее магнитное поле трехфазного трансформатора максимально, является однофазный режим, так как в трехфазном режиме поля отдельных фаз в значительной степени взаимно компенсируются.

Исходя из равенства магнитодвижущих сил обмоток трансформатора в режиме нагрузки и режиме холостого хода [4], расчет поля можно провести для режима холостого хода. При этом можно воспользоваться известной формулой для расчета внешнего магнитного поля обтекаемого током контура, на расстояниях, значительно превышающих его размеры [5]:

H_r= =

где H_r- радиальная составляющая напряженности внешнего магнитного поля трансформатора;

I_o - ток холостого хода трансформатора;

w₁ - число витков первичной обмотки;

R - средний радиус первичной обмотки;

r - расстояние от центра трансформатора до точки наблюдения.

В качестве объекта исследования был принят трансформатор мощностью S_н = 1,5 кВА, напряжением U_н1/U_н2 = 380/220 В. При этом был произведен расчет внешнего магнитного поля на расстоянии 0,8 м от данного трансформатора. В результате радиальная составляющая напряженности внешнего магнитного поля трансформатора составила H_r = 0,128 А/м, что значительно ниже предельно допустимого значения, которое для частоты f= 50 Гц составляет 4 кА/м.

Выводы.

1.         Напряженность магнитного поля на расстоянии 0,8 м от трехфазного трансформатора мощностью 1,5 кВт в 31250 раз меньше установленной нормы.

2.         В результате проведения расчета установлено, что работа рядом с включенным в сеть трансформатором мощностью S_н = 1,5 кВА, напряжением U_н1/U_н2 = 380/220 В практически безопасна для человека.

Литература:

1.      Сотников, В. В. Анализ условий возникновения и отсутствия кулонова электрического поля в возбуждаемых металлических телах/ В. В. Сотников // Известия РАН. Энергетика, 2001, № 1. — С. 129–136.

2.      Сотников, В. В. Обзор методов расчета внешнего магнитного поля электрических машин переменного тока/ В. В. Сотников // Известия РАН. Энергетика, 1994, 4. — С. 122–129.

3.      Соколова, В. Н. Качество электрической энергии: проблемы оценки и сертификация: монография/ В. Н. Соколова. — Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2014.- 180 с.

4.      Трансформаторы и электрические машины: лабораторный практикум / В. В. Сотников, В. Г. Соловьев, В. Н. Соколова [и др.]. - Йошкар-Ола: Марийский   государственный технический университет, 2011. — 88 с.

5.      Иванов-Смоленский, А. В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование/ А. В. Иванов-Смоленский. — М.: Энергия, 1969. — 304 с.