УСЛОВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАИБОЛЬШЕГО ЗНАЧЕНИЯ К. П. Д.

Пользуясь общей формулой для к. п. д., можно определить условия, при которых к. п. д. будет иметь наибольшее значение.

Приняв величину нагрузки а за аргумент, будем искать максимальное значение функции η. Для этого, как обычно, следует найти первую производную и приравнять ее нулю

η =[1- (Р_X + α²Р_K)/ (αScosφ₂ + Р_X + α²Р_K )]100= [ (αScosφ₂)/ (αScosφ₂ + Р_X + α²Р_K )]100 %;

Так как знаменатель производной не равен бесконечности, следовательно, числитель равен нулю. Раскрыв скобки, получим

α²S²cos²φ₂+ Р_XS cosφ₂+ α²P_KScosφ₂ - α S²cos²φ₂ - 2 α²∙ P_KScosφ₂=

= Р_XS cosφ₂ - α²P_KScosφ₂=0,

откуда Р _X= α₂ P_K (для любого значения cos φ₂).

Таким образом устанавливаем, что к. п. д. достигает своего наибольшего значения тогда, когда потери короткого замыкания α₂ P_K становятся равными потерям холостого хода Р _X.

Поэтому при расчете серии силовых трансформаторов, а также и при расчете отдельных трансформаторов с целью получения наибольшего среднего значения к. п. д. соотношение между Р _K и Р _X должно выбираться таким, чтобы при наиболее часто встречающейся величине нагрузки α S потери α²Р _K и Р _X были бы примерно равны между собой.

Значения потерь холостого хода и потерь короткого замыкания, указанные в стандартах на силовые трансформаторы, выбраны с учетом реальных графиков их нагрузки. Среднее значение а для силового трансформатора при его эксплуатации составляет примерно 0,45 ÷ 0,55. Отсюда следует, что, исходя из найденного оптимального равенства Р _X=α²Р _K, потери короткого замыкания силового трансформатора должны превышать потери холостого хода в 3,3 ÷ 5 раз, т. е.

P_K/P_X=1/(0,45 ÷ 0,55)²≈3,3 ÷ 5.

Силовые трансформаторы с таким соотношением потерь целесообразно применять и при более интенсивном графике нагрузки, т. е. с большим использованием его номинальной мощности, так как значение к, п. д. при мощности от 0,5 до номинальной изменяется в сторону уменьшения относительно незначительно, как это видно на графике к. п. д. (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Кривые к. п. д. в зависимости от величины нагрузки и коэффициента мощности.

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода обычно отличается между собой (см. § 4.4). Однако можно показать (доказательства

опускаются), что при одном и том же общем весе стали магнитопровода и рационально выбранной его конструкции потери холостого хода будут наименьшими при равных значениях индукции в стержнях и ярмах.

Аналогичным образом потери в обмоточных проводах, составляющие основную часть потерь короткого замыкания, будут наименьшими, если при заданном общем весе провода плотность тока в первичной и вторичной обмотках будет примерно одинакова.

Эти обстоятельства необходимо учитывать при расчете трансформатора, чтобы получить возможно более высокий к. п. д. трансформатора при одном и том же расходе активных материалов.

Контрольные вопросы

Что такое изменение напряжения? Напишите его формулу.
Какие при нагрузке трансформатора потери считаются постоянными и какие переменными и почему?
При какой величине нагрузки желательно иметь наибольшее значение к. п. д.?

ГЛАВА VII

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ МАГНИТНОЕ РАССЕЯНИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ УСИЛИЯ

§ 7.1. НЕРАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩИХ СИЛ ПО ВЫСОТЕ ОБМОТОК

При выводе формулы напряжения рассеяния (см. § 5.5) предполагалось, что обмотки имеют равномерную плотность распределения намагничивающей силы (ампер-витков) по продольному сечению и следовательно, по высоте обмоток.

Однако по крайней мере одна из обмоток (ВН) силового трансформатора, а иногда и обе имеют неравномерное распределение ампер-витков по высоте по следующим причинам:

Рис. 7.1. Схемы регулирования напряжения обмотки ВН

1. Отключение части витков обмотки ВН при регулировании напряжения.

Для регулирования напряжения обмотки ВН (в пределах ±5% или ± 2 × 2,5% согласно стандартам) силовых трансформаторов наиболее часто применяются две основные схемы: прямая (с разрывом) (рис. 7.1, а) и оборотная (рис. 7.1, б). В обеих схемах отключаемые при регулировании витки расположены по середине высоты обмотки.

При прямой схеме с помощью переключателя (см. гл. IX), например на номинальной ступени напряжения, соединяются ответвления А₃ и А₄ (показано штрихом на рис. 7.1, а). Таким образом витки между ответвлениями А₂, и А₄ отключены и, следовательно, намагничивающая сила в этом месте отсутствует.

Аналогичным образом в оборотной схеме, применяемой при схеме звезда, к нейтральной точке присоединяется ответвление Х₂ и поэтому отключены витки между ответвлениями X₁ и Х₂.

Следовательно, в обеих указанных схемах регулирования, при ступенях напряжения номинальной и—5% имеет место неравномерное распределение ампер-витков по высоте обмотки вследствие выключения части витков в ее середине.

2. Укорочение слоевой (или винтовой) обмотки вследствие большой ширины витка.

Рис. 7.2. Разрежение ампер-витков обмотки ВН из-за увеличенных концевых каналов

Рис. 7.3. Разрежение ампер-витков обмотки ВН из-за увеличенных концевых каналов

При расчете осевого размера слоевой (или винтовой) обмоток (см.§ 3.3) к числу витков в слое прибавлялся один виток на сдвиг витков по винтовой линии. Однако при большой ширине витка h_в по концам слоевой (или винтовой) обмотки образуется пустое пространство (показано на рисунке 7.2. штриховкой), не заполненное обмоточным проводом.

Благодаря этому у каждого конца обмотки получается укорочение размещения ампер-витков в среднем на h_в/2.

3. Разгон витков в отдельных местах обмотки по конструктивным соображениям.

У непрерывных обмоток напряжением 35 кв и выше концевые катушки имеют усиленную изоляцию витков и увеличенные каналы hк.усил между катушками, как это, к примеру, изображено на рис. 7.3. Это приводит к разрежению (уменьшению плотности) ампер-витков в этих местах обмотки, т. е. к неравномерному их распределению.

К этому же приводят и увеличенные каналы в местах групповой и общей транспозициях в одноходовой винтовой обмотке.

Вследствие указанных выше причин получается несоответствие (несимметрия) первичных и вторичных ампер-витков по высоте обмоток, что вызывает образование дополнительного поперечного потока рассеяния.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 211; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!