Определение тока холостого хода
Ток холостого хода трансформатора определяется по полной намагничивающей мощности Sх:
.
Обычно ток холостого хода задается в процентах от номинального первичного тока:
,
где 
- полная номинальная мощность трансформатора.
Для расчета полной намагничивающей мощности для каждой марки электротехнической стали приводятся экспериментальные данные о значении удельной намагничивающей мощности 
, ВА/кг, в зависимости от величины магнитной индукции (табл. 30).
Магнитная система трансформатора набирается из отдельных листов и в местах их стыка образуются воздушные зазоры, которые существенно сказываются на величине тока холостого хода ввиду небольшой магнитной проницаемости воздуха по сравнению с ферромагнетиком. Поэтому наряду с величиной 
задается экспериментально определенная величина удельной намагничивающей мощности в стыках (зазорах) 
, ВА/ 
(табл. 30).
Полная мощность холостого хода
, ВА
где Gст- масса магнитопровода (стали) n- число стыков, Пз- площадь зазора (стыка).
Ток холостого хода состоит из реактивной (намагничивающей) составляющей Iхр и активной Iха. Намагничивающий ток создает магнитное поле, а активная составляющая компенсирует потери холостого хода. В относительных единицах.
, 
.
Обычно для силовых трансформаторов 
<< 
.
Ток холостого хода в трансформаторах нормируется, так как с ним связано потребление реактивной мощности трансформатором и, соответственно, увеличение потребляемого тока при заданном токе нагрузки во вторичной цепи. Если ток 
% соответствует норме, то первичный ток практически равен приведенному вторичному току
|
|
|
.
Определение напряжения короткого замыкания
Напряжение короткого замыкания так же, как и ток холостого хода, задается в относительных единицах и определяет внутреннее сопротивление трансформатора, называемое сопротивлением короткого замыкания 
:
,
где Uк – напряжение, подводимое к первичной обмотке при замкнутой накоротко вторичной обмотки (U2=0), при котором токи равны номинальным, 
-номинальные ток и напряжение первичной обмотки.
По известному uк% определяется внутреннее сопротивление
.
Внутреннее сопротивление – это то сопротивление, которое вносит трансформатор в электрическую цепь и которое оказывается соединенным последовательно с сопротивлением приемников.
От величины 
зависит:
- падение напряжения в трансформаторе при изменении тока нагрузки;
- ток аварийного короткого замыкания 
/ ; кратность этого тока по отношению к номинальному
- возможность параллельной работы трансформаторов; на параллельную работу могут включатся только трансформаторы с одинаковым значением uк%, в противном случае один из трансформаторов будет перегружен и выйдет из строя.
|
|
|
При проектировании трансформатора напряжение короткого замыкания определяется через его активную Uка и реактивную Uкр составляющие
; 
;
.
Здесь rк – активная составляющая сопротивления короткого замыкания, определяемая сопротивлением провода обмоток, xк-реактивная составляющая сопротивления короткого замыкания, определяемая индуктивностью
рассеяния.
Для силовых трансформаторов реактивное сопротивление гораздо больше активного хк >> rк, поэтому uкр>>uка .
От величины rк зависят потери короткого замыкания Рк. Поэтому при известных потерях можно сразу определить активную составляющую:
Рассмотрим методику определения индуктивности рассеяния трансформатора Lр. Индуктивность рассеяния определяется как отношение потокосцепления рассеяния 
р к току катушки:
.
Потокосцепление рассеяния Ψр определяется той частью магнитного потока трансформатора, которая замыкается в основном по воздуху, а не по магнитопроводу ( пунктирные линии на рис.3,а)
Рис.3. Магнитное поле рассеяния двух концентрических обмоток (а)
|
|
|
и распределение магнитной индукции В этого поля (б)
На (рис.3) l-высота обмоток, 
-средний диаметр двух обмоток,
-толщина обмоток, 
-канал между обмотками.
Расчет потокосцепления рассеяния проведем при следующих
допущениях:
-обмотка первичная и вторичная расположены концентрически и имеют одинаковую высоту l;
-обмотки полностью окружены ферромагнетиком, магнитная проницаемость которого бесконечно большая;
-линии магнитной индукции поля рассеяния параллельны осям обмотки;
-распределение витков обмоток равномерное.
На рисунке 3,б показано распределение магнитной индукции В в радиальном направлении поля рассеяния. По краям зоны обмоток В = 0, так как магнитодвижущая сила Iw равна нулю. В толщине обмоток на расстоянии а1 и а2 индукция будет увеличиваться по направлению от края обмотки и каналу а12 между обмотками, так как увеличивается магнитодвижущая сила, охватываемая линией индукции. Наибольшая индукция рассеяние будет в канале, разделяющем обмотки, и она будет одинаковой по всей ширине канала.
Общее потокосцепление рассеяния представляем как сумму потокосцеплений участков шириной а1, а12, а2:
Ψр = Ψ1 + Ψ2 + Ψ12 .
|
|
|
Определим эти величины. На участке а1 рассмотрим контур, отстоящий от края обмотки на расстоянии х. Для него
; 
,
где В – магнитная индукция в канале (рис. 3,б), w – полное число витков обмотки.
Потокосцепление
где 
- площадь кольца с радиальными размерами 
Проводя вычисления, получим:
Аналогично 
(трансформатор считаем приведенным с одинаковыми витками с токами обмоток).
На участке а12 B и w постоянны, поэтому
.
Общее потокосцепление
Величина 
называется шириной приведенного канала рассеяния.
Магнитная индукция в канале
.
Здесь lр – приведенная длина магнитной линии поля рассеяния, которая берется несколько больше, чем высота обмотки l для учета отклонения реального магнитного поля от идеального с параллельными линиями магнитной индукции. Величины l и lр связаны коэффициентом Роговского Кр
lр = 
,
Обычно для концентрических обмоток Кр = 0,93 – 0,98. При учебном проектирование можно принимать Кр = 0,95.
В результате, потокосцепление рассеяния
,
индуктивность рассеяния
, Гн.
По найденному 
определяем индуктивное сопротивление рассеяния или реактивную составляющую сопротивления короткого замыкания:
Ом,
где 
. Размеры 
, 
, 
подставляются в метрах.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 762; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!