Определение тока холостого хода трансформатора

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 12Следующая ⇒

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

При расчет 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,

I_х.а = Р_х /(m·U_ф), (7.19)

где Р_х – потери холостого хода, Вт;

U_ф – 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 i_оа, i_0р, i_о, выражая их в процентах номинального тока.

Тогда активная составляющая, %,

, (7.20)

где S – мощность трансформатора, кВ· А;

Р_х – потери холостого хода, Вт.

Расчет реактивной составляющей тока холостого хода усложняется наличием в 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. Также 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 большое влияние, чем на потери.

В практике расчета намагничивающая мощность для зазоров шихтованных магнитных систем, собираемых из пластин горячекатаной или холоднокатаной стали, определяется для условного немагнитного зазора, по площади сечения стали в данном стыке, т.е. по активному сечению стержня или ярма, и по удельной намагничивающей мощности, отнесенной к единице площади активного сечения, q_з, В∙А/м², и определяемой экспериментально для каждой марки стали.

Удельные намагничивающие мощности для стали марок 3404 и 3405 приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q₃ для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

Примечание: при шихтовке в одну пластину данные q_з, умножить на 0,82 для стали марки 3404 и на 0,78 для стали марки 3405.

При расчете тока холостого хода для плоской шихтованной магнитной системы, собранной из пластин горячекатаной стали, намагничивающая мощность для стержней и ярм, включая углы магнитной системы, определяется как произведение соответствующей удельной мощности q_с или q_я, находимой для выбранной марки стали и индукции, на массу стали стержней или ярм данной магнитной системы.

Полная намагничивающая мощность трансформатора, В∙А, для магнитной системы из горячекатаной стали может быть выражена следующей формулой:

Q_x = Q_x.c + Q_x.я + Q_x.з = q_cG_c + q_яG_я + ∑n_зq_зП_з, (7.21)

где q_c и q_я – удельные намагничивающие мощности для стержня и ярма, определяемые по таблице 7.7 для горячекатаной стали в зависимости от соответствующих индукций, В∙А/кг;

G_c и G_я – масса стали в стержнях и ярмах, кг;

n_з – число немагнитных зазоров (стыков) в магнитной системе;

q_з – удельная намагничивающая мощность, В∙А/м², для немагнитных зазоров, определяемая для индукции в стержне по таблице 7.7;

П_з - площадь зазора, т.е. активное сечение стержня и ярма, м².

Таблица 7.7 Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q_з для горячекатаной и холоднокатаной сталей толщиной 0,35 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

Примечание: Значения q_з даны для шихтовки слоями в две пластины

При расчете тока холостого хода для плоской стержневой шихтованной магнитной системы, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, также как и при расчете потерь холостого хода, приходиться считаться с факторами конструктивными – форма стыков стержней и ярм, форма сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм – и технологическими – резка рулонов стали на пластины, удаление заусенцев, отжиг пластин, покрытие их лаком, прессовка магнитной системы при сборке и перешихтовка верхнего ярма при установке обмоток.

От воздействия этих факторов реактивная составляющая тока холостого хода увеличивается при несовпадении линий магнитной индукции и прокатки стали, а также в результате механических воздействий при заготовке пластин и сборке остова. Отжиг пластин ведет к уменьшению реактивной составляющей тока холостого хода. На токе холостого хода влияние этих факторов сказывается более резко, чем на потерях.

И так для плоской трехфазной шихтованной магнитной системы со взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, полная намагничивающая мощность может быть рассчитана по формуле:

Q_х=[k_т.р.·k_т.з.(q_с·G_с+q_я·G_я^/ - 4·q_я·G_у+((q_с+ q_я)/2)·k_т.у.·k_т.пл·G_у)+∑q_з·n_з·П_з]·k_т.я.·k_т.п.·k_т.ш.,(7.22)

где G_с , G_я^/ и G_у – массы стали стержней и отдельных частей ярм, кг;

q_с и q_я – удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм, (определяются по таблице 7.6), В·А/кг;

q_з – удельная намагничивающая мощность для зазоров, определяемая по таблице 7.6, по индукциям для прямых и косых стыков аналогично р_з при расчете потерь холостого хода, В·А/м²;

П_з – площадь зазора, определяемая так же/, как и при расчете потерь холостого хода, м²;

k_т.р – коэффициент, учитывающий влияние резки полосы рулона на пластины: для отожжённой стали k_т.р=1,18, для неотожжённой стали k_т.р=1,49;

k_т.з - коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев: для отожжённых пластин k_т.з=1,0, для неотожжённых k_т.р=1,01;

k_т.пл - коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы по таблице 7.8;

k_т.я – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма, k_т.я=1,0 для ярма многоступенчатого сечения и k_т.я=1,07 для ярма прямоугольного сечения (при соотношении числа ступней стержня и ярма, равное трем, k_т.я=1,04; при соотношении равном шести k_т.я=1,06);

k_т.п - коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы по таблице 7.5;

k_т.ш - коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма, равный 1,01 при мощности трансформатора до 250 кВА; 1,02 при мощностях 400-630 кВА;

k_т.у - коэффициент, учитывающий число углов с косыми и прямыми стыкам пластин магнитной системы по таблице 7.9.

Таблица 7.8. Значения коэффициента k_т.пл, учитывающего увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а₂ для холоднокатаной стали

Таблица 7.9 Значения коэффициента k_т.у., для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при f=50 Гц

При выборе шихтовки магнитной системы по рисунку 7.1 б более подробно выражение ∑q_з·n_з·П_з можно расписать как: 4·П_з.кос·q_з.кос+ 1·П_с·q_с.з+ 2·П_я·q_я.з

Полный фазный ток холостого хода, А,

I_x = Q_x/(m (7.23)

Относительное значение тока холостого хода в процентах номинального тока, %:

i₀ = Q_x/1 (7.24)

Активная составляющая тока холостого хода, фазное значение, А,

I_x.а = Р_х/(m·U_ф (7.25)

и в процентах номинального тока:

i_оа = Р_х/(10·S) (7.26)

Реактивная составляющая тока холостого хода, А,

I_x.р = (7.27)

и в процентах номинального тока:

i_op = (7.28)

Полученное значение тока холостого хода - i₀ должно быть сверено с током холостого хода по заданию на расчет трансформатора – I₀, т.е. это отклонение не должно превышать 70%.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте