РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА.
Потери холостого хода Рх трансформатора состоят главным образом из потерь в активной стали магнитопровода. Электрические потери в первичной обмотке, вызванные током холостого хода, относительно весьма малы и ими обычно пренебрегают.
Потери в конструкционных стальных деталях остова трансформатора и диэлектрические потери в изоляции, имеющие место при холостом ходе, не поддаются точному расчету, и они обычно учитываются коэффициентом добавочных потерь, определяемым опытным путем.
Потери в стали состоят из потерь от перемагничивания (гистерезиса) и потерь от вихревых токов. Процентное соотношение этих потерь бывает различно и зависит от марки применяемой электротехнической стали. В горячекатаной высоколегированной стали марок Э42 и Э43 потери от вихревых токов составляют примерно 20—30% от полных потерь в стали, в холоднокатаной повышеннолегированной стали марок Э320 и ЭЗЗО — 65—75% от полных потерь в стали.
При расчете потерь в стали, а также при их измерении во время испытания трансформатора определяют общие потери в стали, не разделяя их по отдельным составляющим, так как в этом нет необходимости.
Потери в стали зависят от ее марки, толщины, частоты тока, индукции и веса. Значения удельных потерь, т. е. потерь на единицу веса, выражаемых в вт/кГ, нормированы ГОСТ 802—58. Однако в готовом трансформаторе на величину потерь в стали влияет еще целый ряд факторов, как-то: род изоляции пластин, применение отжига пластин после их обработки, качество сборки, конструкция магнитопровода и др. Точный учет влияния этих факторов не всегда возможен, поэтому при расчете пользуются кривыми или таблицами, составленными на основании испытания реальных конструкций магнитопроводов. К данным таблиц, взятым за основные, вносятся корректирующие поправки в виде коэффициентов, учитывающих конкретные особенности конструкций магнитопровода, а также и технологию его изготовления.
|
|
|
Значения удельных потерь и намагничивающей мощности холоднокатаной электротехнической стали марки ЭЗЗО, толщиной 0,35 мм для учебных расчетов могут быть взяты из табл. 4.1.
Таблица 4.1
| Индукция В, тл | Удельные потери | Индукция В, тл | Удельные потери | ||||
| р, вт/кГ | q, ва/кГ | q3, ва/см2 | р, вт/кГ | q, ва/кГ | q3, ва/см2 | ||
| 1,5 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,6 1,61 1,62 | 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,58 1,60 1,62 1,64 1,67 | 7,75 8,25 8,75 9,3 9,85 10,4 11,05 11,7 12,4 13,1 13,8 14,6 15,5 | 1,98 2,05 2,13 2,19 2,26 2,34 2,42 2,50 2,58 2,65 2,74 2,83 2,92 | 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,7 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 | 1,7 1,73 1,76 1,79 1,82 1,85 1,88 1,91 1,95 1,99 2,03 2,08 2,14 | 16,5 17,4 18,4 19,5 20,7 22,0 23,4 25,0 26,8 28,8 31,0 33,5 36,2 | 3,01 3,10 3,19 3,28 3,39 3,49 3,60 3,72 3,83 3,97 4,09 4,23 4,37 |
Примечания: 1. Значения удельных потерь для стали марок Э320 и ЭЗЗОА могут быть получены умножением данных таблицы на 1,15 и 0,85 соответственно.
|
|
|
2. Удельные потери стали толщиной 0,5 мм на 25% выше.
3. Значения удельной намагничивающей мощности для стали марки Э320 толщиной 0,36 и 0,5 мм на 20% выше данных таблицы; то же, для стали ЭЗЗОА примерно соответствуют данными таблицы.
Так как значение индукции в стержнях и ярмах обычно различаются между собой, то потери в стали определяются отдельно для стержней и ярм, и затем результаты складываются, т. е. потери в стали Рх определяются по формуле
PХ = pСТ GСТ + рЯ GЯ , (4.5)
где рСТ и рЯ - значения удельных потерь, взятые по таблице для определенных значений индукции, вт/кГ; GCT и GЯ — вес стержней и ярм, кГ.
К полученному по формуле (4.5) значению потерь в стали вносятся следующие поправочные коэффициенты:
а) коэффициент добавочных потерь КД, учитывающий неравномерное распределение индукции по сечению стержня и ярма, который может быть взят из табл. 4.2.
Таблица 4.2
| Вид сечения ярма | Коэффициент добавочных потерь КД при диаметре D стержня (мм) | |||
| до 200 | 200 — 300 | 300 — 500 | свыше 500 | |
| Прямоугольное..... Ступенчатое…….. | 1,0 — 1,01 1,0 | 1,02—1,05 1,0 — 1,02 | 1,05—1,1 1,03— 1,05 | 1,1 — 1,15 1.05—1,07 |
б) для неотожженных пластин холоднокатаной стали значения удельных потерь рСТ и ря увеличиваются на 10%;
|
|
|
в) при расчете потерь в магнитопроводе, собранном из пластин холоднокатаной стали обычной конструкции — с прямыми стыками, потери в углах магнитопровода увеличиваются. Это увеличение потерь происходит вследствие несовпадения направления магнитных линий и направления прокатки стали, и для индукции в пределах 1,5—1,7 тл может быть учтено коэффициентом 1,5 для стали толщиной 0,35 мм и 1,3 — для 0,5 мм. На этот коэффициент умножается вес стали углов магнитопровода. Расчет веса углов дан в примере расчета трансформатора.
РАСЧЕТ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА
При холостом ходе трансформатора по его первичной обмотке течет ток холостого хода I0. У идеального трансформатора (не имеющего потерь) это будет чисто намагничивающий ток, т. е. ток, создающий намагничивающую силу (ампер-витки), необходимую для образования в магнитопроводе главного магнитного потока Ф, сцепленного с обеими обмотками трансформатора.
У реального трансформатора ток холостого хода состоит из реактивной (намагничивающий ток) и активной (компенсирующей потери холостого хода) составляющих.
|
|
|
Ток холостого хода и его составляющие обычно выражают в % от номинального тока.
Активная составляющая
i0a=(Px/S)·100 %,
или, выражая номинальную мощность S в ква,
i0a=(Px/10S) %,
Что касается намагничивающего тока iop, то его величина при определенном значении индукции, так же как и потери холостого хода, зависит в первую очередь от сорта применяемой стали и конструкции магнитопровода.
Расчет намагничивающей мощности, потребляемой сталью магнитопровода, производится аналогично расчету потерь. Значения удельной намагничивающей мощности q берутся по таблице, составленной для каждого сорта стали на основе опытных данных.
Но так как главный магнитный поток Ф на своем пути должен проходить также через места стыков (зазоров) между пластинами, то на преодоление сопротивления стыков требуется дополнительная намагничивающая мощность, которая будет зависеть от конструкции магнитопровода — стыковой или шихтованный, величины зазора, схемы шихтовки и, разумеется, индукции.
В отечественном трансформаторостроении применяются исключительно шихтованные магнитопроводы, поэтому в таблицах помещены значения удельной намагничивающей мощности на стык (зазор) (вар/см2) именно для таких магнитопроводов.
Таким образом, намагничивающий ток
i0P=(qCTGCT+qЯGЯ+nCTqCT.3FCT+ nЯqЯFЯ )/10S %
где qCT и qЯ — удельные намагничивающие мощности соответственно для стержней и ярм, вар/кГ; GCT и GЯ — вес стержней и ярм, кГ;nCT и nЯ — число стыков по сечениям стержня и ярма; qCT.3 и qЯ.3 — удельные намагничивающие мощности на один стык, вар /см2;
Fст.з и FЯ— сечения стержня и ярм (без учета коэффициента заполнения), см2.
Число стыков для трехфазного магнитопровода будет nСТ = 3, nЯ = 4 (рис. 4.2). У крупных трансформаторов, у которых пластины магнитопровода вследствие большой длины делаются составными, число стыков соответственно увеличивается.
Значения удельной намагничивающей мощности q для холоднокатаной стали могут быть взяты из табл. 4.1.
К полученному по формуле (4.7) значению намагничивающего тока в магнитопроводе, собранного из пластин холоднокатаной стали с прямыми стыками, вносится поправочный коэффициент на увеличение намагничивающей мощности в углах магнитопровода аналогично тому, как это делается при расчете потерь в стали. Увеличение намагничивающей мощности вызывается снижением магнитной проницаемости холоднокатаной стали в тех частях магнитопровода, где направление магнитного потока не совпадает с направлением проката листов. Для индукции в пределах 1,5—1,7 тл коэффициент увеличения намагничивающей мощности в углах магнитопровода равен примерно 3 ÷ 3,5.
Рис 4.2. Положение стыков пластин в трехфазном магнитопроводе.
Кривая зависимости намагничивающего тока гор от величины индукции (кривая первоначального намагничивания, изображенная на рис. 4.3, а) имеет так называемую точку перегиба, в близи которой наступает насыщение стали. Увеличение индукции заточкой перегиба кривой вызывает резкое увеличение намагничивающего тока, что является основной причиной ограничения максимального значения индукции 1,4—1,45 тл для горячекатаной стали и 1,6—1,7 тл для холоднокатаной стали. Кроме того, увеличение индукции сильно искажает
Рис. 4.3. Кривая намагничивающего тока: а — построение кривой по заданной точке насыщения (3); б — разложение несинусоидальной кривой на синусоидальные составляющие первой гармоники (iop1) и третьей гармоники (iор3)
форму кривой намагничивающего тока, которая становится несинусоидальной (рис. 4.3, б).
В результате создаются условия для появления магнитных потоков высших гармоник, из которых особенно неприятным является магнитный поток третьей гармоники. При схеме соединения обмоток звезда — звезда (без выведенной нулевой точки) этот поток как совпадающий по фазе во всех трех стержнях вынужден замыкаться в стальных деталях конструкции трансформатора (ярмовые балки, бак и др.), вызывая в них дополнительные, трудно учитываемые потери.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 718; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!