м²

5.2. Определение веса  стержней и ярм,  веса стали.

 

После определения  полных сечений стержня и ярма для плоской шихтованной магнитной  системы находят ее основные размеры  – длину стержня и расстояние между осями соседних стержней.

Длина стержня, м,

    

l₀₂ – расстояния от обмотки до верхнего и нижнего ярма, м.

l_c=1.04+2*0.05=1.14 м

Расстояние  между осями соседних стержней, м,

    

,

где – расстояние между обмотками соседних стержней.

 м

Масса стали  в стержнях и ярмах плоской  шихтованной магнитной системы  определяется путем суммирования масс прямых участков и углов.

Углом магнитной  системы называется ее часть, ограниченная объемом, образованным пересечением боковых  призматических или цилиндрических поверхностей одного из ярм и одного из стержней.

Масса стали  угла при многоступенчатой форме  сечения, кг,

    

,

где V_y – объем угла плоской магнитной шихтованной системы без прессующей пластины (табл. 8.6), см³; g_ст  –  плотность холоднокатаной стали, кг/м³.

Учитывая, что  для данного трансформатора V_y = 23732 см3 и g_ст  =7650 кг/м³

V_ycm=0.913*27944*10^-6=0.0255 м²

G_y=0.913*0.0255*7650=178.1 кг

Масса стали  ярм, кг

    

где С – расстояние между осями соседних стержней, м;

П_я – активное сечение ярма, м².

G_я^/=2*(3-1)*0.763*0.086*7650=2007.9 кг

Масса стали в частях ярма, кг,

 кг

Полная  масса двух ярм, кг,

 кг

Масса стали стержней в пределах окна магнитной  системы, кг,

    

,

где П_с – активное сечение стержня, м²;

 l_c – высота стержня, м,

 кг

Масса стали в местах стыка пакетов  стержня и ярма, кг,

    

где а_1я – ширина пластины первой ступени, мм;

G_y – масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг.

 кг  

Масса стали стержней при многоступенчатой форме сечения ярма определяется как сумма двух слагаемых, кг,

 кг

Полная  масса стали плоской магнитной  системы, кг,

 кг

5.3. Определение потерь  холостого хода.

 

Режим работы трансформатора при питании  одной из его обмоток от источника  с переменным напряжением при  разомкнутых других обмотках называется режимом холостого хода. Потери, возникающие в трансформаторе в  режиме холостого хода при номинальном  синусоидальном напряжении на первичной  обмотке и номинальной частоте, называются потерями холостого хода.

Магнитная индукция в стержнях и ярмах плоской  шихтованной магнитной системы, Тл, Тл

 Тл 

Индукция для косых стыков, Тл,

 Тл

где B_c – индукция в стержне, Тл.

Площадь зазора для косых стыков, м²,

 м² 

Потери холостого  хода для магнитной системы, имеющей  четыре угла на крайних и два на средних стержнях, Вт,

,

где k_пр – коэффициент, учитывающий внутренние механические напряжения в пластинах и увеличение удельных потерь;

k_пз – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев;

k_пу – коэффициент, учитывающий увеличение потерь в углах магнитной системы (по табл. 8.10);

k_пя – коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма;

k_пп  – коэффициент, учитывающий влияние прессовки на потери и ток холостого хода;

k_пш – коэффициент, учитывающий увеличение потерь при перешихтовке верхнего ярма остова;

р_з – удельные потери в зоне шихтовке стыка;

р_с, р_я – удельные потери в 1 кг стали стержня и ярма, Вт/кг;

G_c – масса стали стержней, кг;

 – масса стали ярма, кг;

n_з – число стыков.

Для плоской  магнитной системы с косыми стыками  на крайних стержнях и прямыми  стыками на среднем стержне, с  многоступенчатым ярмом, у которого число ступеней отличается от числа  ступеней стержня на 2, с отожженными пластинами после резки стали и удалением заусенцев принимаем:

k_пр = 1.05

k_пз  = 1

k_пу = 10,64

k_пя = 1

k_пп  = 1.03

k_пш  = 1.04

В_с = 1.65 Тл         р_с = 1.238 Вт/кг      р_зс = 1044 Вт/м²;

В_я = 1.75 Тл         р_я = 1,588 Вт/кг      р_зя = 1215  Вт/м²;

В_з = 1.169 Тл         р_з = 487 Вт/м².

  Вт 

Полная намагничивающая  мощность, Вар,

где k_тр – коэффициент, учитывающий внутренние механические напряжения в пластинах и увеличение удельных потерь;

k_тпл – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы по табл. 8.21;

k_тя – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;

k_тз – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев;

k_ту – коэффициент, учитывающий увеличение потерь в углах магнитной системы;

k_тп – коэффициент, учитывающий влияние прессовки на потери и ток холостого хода;

k_тш – коэффициент, учитывающий увеличение потерь при перешихтовке верхнего ярма остова;

q_с, q_я – удельные потери в 1 кг стали стержня и ярма;

q_з – удельные потери в зоне шихтовке стыка.

Для принятой конструкции магнитной системы  и технологии ее изготовления используем:

k_тр =1.18

k_тя  = 1

k_тпл = 1.18

k_тз = 1

k_ту  = 42.45

k_тп = 1.05

k_тш =1.04

В_с = 1.65 Тл         q_с = 1.956                q_зс = 23160 ВA/м²;

В_я = 1.75 Тл         q_я = 4.754               q_зя = 33000 ВA/м²;

В_з = 1.69 Тл         q_з = 2500 ВA/м².       

 Вар

5.4. Определение тока  холостого хода.

 

Ток первичной  обмотки трансформатора, возникающий  при холостом ходе при номинальном  синусоидальном напряжении и номинальной  частоте, называется током холостого  хода.

При расчете  тока холостого хода трансформатора отдельно определяют его активную и  реактивную составляющие.

Активная  составляющая тока холостого хода, А,

 А,

где Р_х - потери холостого хода, Вт.

Относительное значение тока холостого хода, %,

%

Полный фазный ток холостого хода,  А,

 А,

где Q_х – полная намагничивающая мощность, Вар.

Относительное значение тока, %,

%

Реактивная  составляющая тока холостого хода, А и %,

 А

% 
 
 
 
 

6. Определение параметров  схемы замещения  трансформатора.

 

 

      Рис. 6.1 – Т-образная схема замещения трансформатора 

Электрическая схема, в которой магнитная связь  между обмотками трансформатора заменена электрической, носит название схемы замещения (см. рис.6.1).

Активное сопротивление  обмоток, Ом

      ,

где G- масса проводников обмотки одной фазы, кг

Активное сопротивление  для обмотки ВН:

Активное сопротивление  для обмотки НН:

,

Активное сопротивление  короткого замыкания определяется по выражению, Ом

,

Для определения  индуктивного сопротивление короткого  замыкания X_к можно воспользоваться выражением, Ом

      ,

где ω - суммарное  число витков обмоток ВИ и НН на одну фазу;

D - средний диаметр обмоток, м;

l_σ - принимается на 2 +5 % больше высоты обмотки, м;

a_p - ширина приведенного канала рассеяния, м.

,

;

. 

Активное сопротивление  намагничивающего контура, Ом

, 

Определить тока холостого хода можно из выражения, А,

      ,

где i_o – рассчитанное относительное значение тока холостого хода, %.

, 

Полное индуктивное  сопротивление намагничивающего контура, Ом

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Расчет и построение  кривой процентного  изменения напряжения  ∆U2=f(cosφ2) при номинальной нагрузке. Определение cosφ2 при ∆Umax.

 

Чтобы построить  зависимость ΔU%=f(cos φ2), используем следующую формулу.

            где      Ua=0.983

                  Up=3.5

Рассмотрим полученную зависимость ΔU%=f(cos φ2) .   Из нее  видно, что при активно-индуктивной  нагрузке (φ2>0) ΔU% имеет положительное  значение, так как вторичное напряжение с ростом тока I2 уменьшается. В случае активно-емкостной нагрузки (φ2<0) при  достаточно больших углах φ2   ΔU % имеет отрицательное значение вследствие повышения напряжения на нагрузке. Зависимость ΔU%= f(cos φ2)  в области активно-индуктивных нагрузок имеет максимум (ΔUmax).

Максимальное  изменение напряжения будет в  том случае, когда трансформатор  имеет нагрузку, при которой угол сдвига φ2 между напряжением и  током вторичной обмотки будет равен φк – угол, на который ток отстает по фазе от напряжения в установившемся режиме при коротком замыкании.