Расчет основных параметров трансформатора распределительных сетей (стр. 5 )

– коэффициенты,

(4.5)

(4.6)

При намотке "на ребро" размеры и в формулах (4.3) и (4.4) меняются местами.

Значения коэффициента α в формуле (4.3) или (4.4) следует принять: для прямоугольного медного провода – 95, алюминиевого – 37; для круглого провода – соответственно 44 и 17.

Число проводников в осевом и радиальном направлении определяется типом обмотки и конструкцией витка. Для описанных выше обмоток эти величины могут быть определены по табл. 4.1.

Т а б л и ц а 4.1

Число проводников в осевом и радиальном направлениях

Тип обмотки	M	n
Однослойная из прямоугольного провода	nвwсл	1
Двухслойная из прямоугольного провода	nвwсл	2
Винтовая одноходовая	w
Винтовая двухходовая	2w	0,5 nb
Катушечная	nкат	nвwкат
Многослойная из круглого провода	nвwсл	nсл

Коэффициент добавочных потерь может достигать значений 1,1 – 1,15 при намотке "на ребро", а при намотке "плашмя" он обычно меньше 1,1.

Для расчета потерь в отводах сечение отвода принимается равным сечению витка, длина отвода при соединении обмоток в «звезду» ; в «треугольник» – где – высота соответствующей обмотки. В этом случае масса металла отводов, кг,

. (4.7)

Поскольку размеры бака еще неизвестны, потери в стенках бака можно приблизительно определить по эмпирической зависимости, Вт:

. (4.8)

Полные потери к. з. будут равны сумме найденных выше потерь, Вт:

(4.9)

Полные потери к. з. по формуле (4.9) не должны отличаться от заданных более чем на ±15 %. Косвенным контролем правильности расчетов может служить соотношение массы металла обмоток НН и ВН, следовательно, основные потери в них близки друг другу.

4.3. Расчет напряжения короткого замыкания

При переходе к расчету напряжения к. з. прежде всего необходимо пересчитать на реальные (уточненные) размеры обмоток следующие характеристики:

средний диаметр канала рассеяния, мм,

(4.10)

ширину приведенного канала рассеяния, мм,

(4.11)

параметр

(4.12)

Активная составляющая напряжения к. з. (в процентах от номинального напряжения) может быть найдена по формуле:

. (4.13)

Реактивная составляющая напряжения к. з., %,

(4.14)

где – коэффициент приведения реального поля рассеяния к прямоугольной

форме, обычно = 0,93 – 0,98 ; в данном случае можно принять = 0,95;

– коэффициент, вводимый при расположении регулировочных витков

в середине обмотки,

(4.15)

при этом условно принимается, что трансформатор работает на средней ступе-ни регулирования, т. е. включает в себя высоту катушек двух ступеней ре-гулирования и ширину канала регулирования , как это показано на рис. 4.1 при одной катушке на ступени регулирования (слева) или двух катушках (справа).

Полное напряжение к. з., %,

(4.16)

Расчетное напряжение к. з. не должно отличаться от заданного более чем на ±5 %. Например, при заданном = 5,5 % допускается расчетное = 5,23 – 5,78 %. (Это очень жесткое условие.)

Если в результате расчета оказалось больше , необходимо увеличить высоту обмотки и уменьшить соответственно толщину обмоток. Это можно сделать за счет увеличения ширины каналов в винтовых и катушечных обмотках или выбрать другие размеры проводников, т. е. требуется пересчет конструктивных размеров обмоток. Если напротив < , следует увеличить диаметры обмоток и уменьшить их высоту. Для этого в ряде случаев бывает достаточным немного увеличить изоляционные промежутки и . Если этого недостаточно, нужно изменить размеры выбранных проводников, чтобы искусственно уменьшить высоту обмотки и увеличить диаметр.

Как правило, если предварительные и уточненные размеры близки друг к другу и нет грубых ошибок в расчетах размеров обмо­ток, условие » выполняется.

5. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

5.1. Расчет массы стали

Приведенная ниже методика расчета основана на использовании обобщенных размеров магнитной системы и в связи с этим носит достаточно приблизительный характер. Более подробный и уточненный метод расчета изложен в дополнительной литературе, например в [1].

Для ориентировочного расчета массы стали магнитной системы найдем следующие размеры (рис. 5.1), мм:

высоту стержня

, (5.1)

где – высота обмотки, мм;

– изоляционный промежуток (см. подразд. 2.3), мм;

расстояние между центрами стержней

, (5.2)

где – наружный диаметр обмотки ВН, мм;

– изоляционный промежуток, мм.

Ориентировочная масса стали стержней, кг,

, (5.3)

где – активное сечение стержня, рассчитывается по формуле (2.12), мм2;

– плотность электротехнической стали, = 7650 кг/м3.

Масса стали ярма, кг,

, (5.4)

где – активное сечение стали стержня, мм2;

– коэффициент усиления ярма (см. подразд. 2.1).

Объем стали в углах магнитной системы, заштрихованных на рис. 5.1,

,

если при этом принять ориентировочную высоту ярма » , суммарная масса стали в углах, кг,

, (5.5)

и тогда общая масса стали трансформатора, кг,

. (5.6)

Для принятой марки стали и индукции в стержне по табл. 5.1 находятся удельные потери в стержне [4].

Индукция в ярме , для этой индукции по табл. 5.1 находятся удельные потери в ярме , прибегая при необходимости к линейной интерполяции. Тогда потери х. х. (потери в стали) можно ориентировочно определить по выраже­нию, Вт:

, (5.7)

где – коэффициент, учитывающий добавочные потери, вызванные резкой стали, снятием заусенец, перешихтовкой верхнего ярма, прессовкой магнитной системы; можно принять = 1,15 – 1,20;

– коэффициент увеличения потерь в углах магнитной си­стемы, в данном расчете можно принять = 10,2 – 10,6 .

Т а б л и ц а 5.1

Удельные потери, Вт / кг, холоднокатаной стали

марок 3404 – 3407

Индукция В, Тл	Марка стали (толщина листа, мм)
3404 (0,35)	3404 (0,30), 3405 (0,35)	3405 (0,30), 3406 (0,35)	3406 (0,30), 3407 (0,35)	3407 (0,30)
1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70	0,480 0,575 0,675 0,790 0,930 1,095 1,130 1,168 1,210 1,255 1,300 1,355 1,410 1,465 1,522 1,595	0,450 0,539 0,640 0,752 0,880 1,025 1,060 1,100 1,141 1,187 1,231 1,282 1,332 1,390 1,445 1,500	0,425 0,505 0,600 0,710 0,835 0,970 1,000 1,034 1,070 1,109 1,148 1,191 1,238 1,286 1,341 1,400	0,401 0,475 0,567 0,657 0,771 0,901 0,931 0,960 0,994 1,030 1,069 1,109 1,153 1,198 1,251 1,307	0,376 0,447 0,542 0,633 0,738 0,865 0,896 0,921 0,950 0,982 1,014 1,052 1,094 1,139 1,188 1,238

5.3. Расчет намагничивающей мощности

Для найденных выше значений индукции по табл. 5.2 находится удельная намагничивающая мощность в стержнях и ярме . В этом случае намагничивающую мощность, необходимую для проведения магнит­ного потока по стальным участкам магнитопровода, можно найти по фор-

муле, В×А:

, (5.8)

где – коэффициент увеличения намагничивающей мощности в углах магнитной системы, в данном расчете можно принять = 50.

Большое влияние на намагничивающую мощность оказывают воздушные зазоры, неизбежно появляющиеся при шихтовке, которые можно найти по формуле, В×А:

, (5.9)

где – намагничивающая мощность в зазорах, В×А/м2;

– число зазоров;