Расчет параметров короткого замыкания (стр. 12 )

2.При прямоугольной форме поперечного сечения ярма коэффициент, полученный из таблицы, умножить на 1,07.

Следует заметить, что толщина электротехнической стали, из которой будет собрана магнитная система, согласно ГОСТ может отличаться от расчетной в пределах ±(6,5÷8,5)% для холоднокатаной и ± (8,5÷10)% для горячекатаной стали. Эти отклонения могут вызвать некоторое изменение коэффициента заполнения и индукции в магнитной системе, что в свою очередь приведет к отклонению действительных потерь холостого хода от расчетных.

Отклонение действительных потерь в готовом трансформаторе от расчетных может быть также следствием нестабильности качества стали, большего или меньшего увеличения потерь вследствие механических воздействий при заготовке пластин и сборке системы и других причин. Влияние этих факторов может складываться или вычитаться, но, как правило, в правильно рассчитанном трансформаторе отклонение действительных потерь от расчетных составляет в среднем не более ±(5÷8)%. Учитывая эти отклонения, в тех случаях, когда предельное значение потерь холостого хода трансформатора задано, расчетные потери следует выдерживать в пределах нормы ГОСТ или технических условий плюс половина допуска.

Рис. 8.10. Распределение индукции в стыковой

пространственной магнитной системе:1 - по

пакетам стержня;2 - по кольцевым пакетам

(слоям) ярма.

Согласно ГОСТ для потерь холостого хода в готовом трансформаторе установлен допуск +15 %. Таким образом, в расчете следует выдерживать потери холостого хода в пределах нормы соответствующего ГОСТ плюс 7,5 %.

Пространственная магнитная система по рис. 2.6,а, имеет свои особенности в распределении магнитного потока в стержнях и ярмах, которые должны учитываться при расчете потерь и тока холостого хода. Вследствие того, что ярмо этой системы имеет прямоугольную форму поперечного сечения при многоступенчатом сечении стержня, а также вследствие необычного стыкования торцовых поверхностей прямоугольных пакетов стержня с разными кольцевыми пакетами (слоями) ярма (рис. 8.5), возникает неравномерное распределение индукции по сечению стержня и ярма (рис. 8.10). Возникающие при этом добавочные потери, как показали исследования, могут быть учтены при расчете потерь путем умножения потерь в стержнях на kп, н,с=1,04 и потерь в ярмах на kп, н,я = 1,26.

При соединении первичной обмотки (обмотки ВН) в звезду без нулевого провода 3-я гармоническая тока холостого хода не может протекать в первичной обмотке, что приводит к появлению 3-й гармонической магнитного потока в магнитной системе.

Рис. 8.11. Форма кривой магнитного потока в ярме

пространственной магнитной системы (1-я и 3-я

гармонические, результирующая кривая)

Эта составляющая магнитного потока вытесняется из параллельно соединенных стержней в кольцевые ярма, где ее начальная фаза совпадает с начальной фазой 1-й гармонической. В результате максимальное значение магнитного потока и индукции в ярмах уменьшается в 1,14 раза (рис. 8.11), что приводит к уменьшению удельных потерь в стали ярм ря и при расчете учитывается уменьшением индукции в ярмах.

Индукция в стержнях в этом случае рассчитывается по (8.28). Первая гармоническая индукции в прямых участках ярм может быть найдена по

(8.34)

Максимальная индукция в прямых участках ярм с учетом 3-й гармонической Вяз определяется как

(8.35)

Расчетная индукция в углах магнитной системы Ву находится с учетом индукции стержней и прямых участков ярм

(8.36)

Появление 3-й гармонической магнитного потока в ярмах приводит также к искажению формы кривой Ф=f(t), увеличению удельных потерь в стали и общих потерь в ярмах. Это увеличение потерь учитывается путем введения коэффициента kп, и к потерям в ярмах, который для пространственных магнитных систем по рис. 2.6 можно принять kп, и = 1,33.

Изготовление ярм путем навивки из холоднокатаной ленты связано с механическими воздействиями на материал и существенными остаточными деформациями ленты, что приводит к значительному ухудшению ее магнитных свойств. Поэтому восстановительный отжиг навитых ярм в печах длительного действия является совершенно необходимым. При отсутствии отжига навитых ярм следует считаться с возможным увеличением потерь до двукратных и с существенно большим увеличением тока холостого хода. Пластины стержней должны подвергаться отжигу в проходных рольганговых печах.

При расчете потерь холостого хода следует учитывать также технологический фактор, т. е. увеличение потерь вследствие механических воздействий на пластины стали после отжига при сборке остова и всего трансформатора, несовершенство восстановительного отжига и т. д. Этот фактор может быть учтен путем введения коэффициента kп, т, зависящего от разных причин, и в том числе от уровня культуры производства того или иного завода. Этот коэффициент может быть принят kп, т = 1,0б.

С учетом сделанных замечаний формула для расчета потерь холостого хода в пространственной магнитной системе может быть представлена в виде

(8.37)

Удельные потери в стали стержней, прямых участков ярм и углов магнитной системы рс, ря и ру определяются по табл. 8.10 для стали соответствующей марки по индукциям Вс, Вя и Ву. Коэффициент k"n, y выбирается по табл. 8.1 1 для той же стали при прямом стыке.

При проведении предварительного расчета по обобщенному методу гл. 3 можно использовать формулу (8.37) в преобразованном виде

(8.38)

где коэффициенты k'c, k'я, k'у, рассчитанные по (8.37) для стали 3404, индукции в стержне Вс от 1,5 до 1,65 Тл и для 1-й гармонической индукции в прямых участках ярм Вя= (1,0÷0,9)Вс, могут быть взяты из табл. 8.15. Для других сталей эти коэффициенты могут быть подсчитаны на основании (8.37). В коэффициенты k'c, k'я, k'у, в табл. 8.15 включены соответственно удельные потери рс, ря, ру.

Таблица 8.15. Значения коэффициента k'c, k'я и k'у в (8.38) для пространственной магнитной системы. Сталь марки 3404.

Коэффициенты	Индукция в стержне Вс, Тл
k'c	1,5	1,55	1,6	1,65
1,21	1,32	1,45	1,61
k'я	Вя1=Вс	1,43	1,55	1,68	1,81
Вя1=0,95Вс	1,27	1,37	1,48	1,59
Вя1=0,9Вс	1,04	1,16	1,29	1,41
k'у	Вя1=Вс	5,65	6,08	6,60	7,05
Вя1=0,95Вс	5,70	6,12	6,82	7,27
Вя1=0,9Вс	5,78	6,35	7,05	7,60

При расчете потерь холостого хода в пространственной магнитной системе по рис. 2.6, б, состоящей из трех навитых колец, следует учитывать, что при расчетной индукции в стержне Вс 1-я гармоническая индукция в отдельных кольцах Вк1 в 2√3= 1,15 раза больше (см. § 2.1), т. е. Bк1=1,15 Вс. При этом в каждом из навитых колец возникает гармоническая магнитного потока по рис 8.12 и максимальное значение индукции уменьшается в 1,14 раза. Таким образом, максимальную индукцию, определяющую удельные потери в стали, в такой магнитной системе можно принять равной расчетной индукции Вк=Вс.

Искажение формы кривой магнитного потока и индукции в этом случае можно учесть введением коэффициента kп, и=1,33.

Для учета технологического фактора можно ввести коэффициент kп, т = 1,06.

Поскольку в рассматриваемой магнитной системе понятие угла не имеет места и однородность каждого кольца при расчете потерь позволяет не разделять его на стержни и ярма, формула для расчета потерь в окончательном и предварительном расчете получает вид

(8.39)

где масса стали магнитной системы Gст определяется по (8.26).

8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА

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 вызывается наличием потерь холостого хода. Активная составляющая тока, А,

(8.40)

где Рх - потери холостого хода, Вт; Uф - фазное напряжение первичной обмотки, В.

Обычно определяют не абсолютное значение тока холостого хода и его составляющих, а их относительное значение по отношению к номинальному току трансформатора i0, i0a, i0p, выражая их в процентах номинального тока.

Тогда активная составляющая, %,

(8.41)

или

где S - мощность трансформатора, кВ·А; Рx - потери холостого хода, Вт.

Расчет реактивной составляющей тока холостого хода усложняется наличием магнитной цепи трансформатора немагнитных зазоров. При этом расчете магнитная система трансформатора разбивается на четыре участка - стержни, ярма, за исключением углов магнитной системы, углы и зазоры. Для каждого из этих участков подсчитывается требуемая намагничивающая мощность, суммируемая затем по всей магнитной системе. Так же как и потери, реактивная составляющая тока холостого хода зависит от основных магнитных свойств стали магнитной системы и ряда конструктивных и технологических факторов, оказывающих на эту составляющую существенно большее влияние, чем на потери.

Немагнитные зазоры в шихтованной магнитной системе имеют особую форму - в месте зазора стыки пластин чередуются со сквозными пластинами (см. рис. 8.9, б). Магнитный поток в месте стыка проходит частично через зазор между пластинами и частично - через соседнюю сквозную пластину. Индукция в сквозных пластинах в зоне, лежащей против стыков, увеличивается. Вместе с этим происходит местное увеличение потерь и реактивной составляющей тока холостого хода, однако общая намагничивающая мощность для зазора оказывается существенно меньшей, чем при стыке частей стыковой магнитной системы по рис. 8.9, а.

Таблица 8.16. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка qз для горячекатаной стали марок 1512 и 1513 и холоднокатаной стали марок 3411, 3412 и 3413 толщиной 0,35 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	Горячекатаная сталь	Холоднокатаная сталь
q, В·А/кг	qз, В·А/м2	q, В·А/кг	qз, В·А/м2
		3411	3412	3413	3411,3412, 3413
0,70	2,25	1250	-	-	-	-
0,80	2,75	1880	-	-	-	-
0,90	3,50	3030	-	-	-	-
1,00	4,60	4910	1,45	1,22	1,00	1660
1,10	6,50	7760	1,91	1,53	1,25	2220
1,20	10,0	11760	2,44	2,02	1,57	2770
1,30	15,7	17220	3,17	2,51	2,00	5550
1,40	25,8	24570	4,47	3,55	2,70	11100
1,45	33,4	29650	5,43	4,30	3,22	13900
1,50	43,5	34200	6,75	5,30	3,85	16700
1,55	-	-	9,65	7,10	4,85	21700
1,60	-	-	14,25	10,00	6,20	26600
1,65	-	-	23,20	15,70	9,00	34600
1,70	-	-	38,30	27,00	14,00	44400
1,75	-	-	75,30	52,00	25,60	59400
1,80	-	-	150,00	110,0	50,00	76000
1,90	-	-	-	830,0	350,0	140000

Примечание. Значения qз даны для шихтовки слоями в две пластины.