6. Расчет напряжений короткого замыкания

6.1. Потери мощности в обмотках можно определить, исходя из закона Джоуля-Ленца, записанного в более удобном для практических расчетов виде [1]: для обмотки ВН

,

для обмотки НН

где – удельное электрическое сопротивление материала обмотки;

γ – плотность материала обмотки;

– коэффициент, учитывающий добавочные потери мощности от вихревых токов (принимается =1,03 ... 1,07). Примем

Для расчетного примера получаем:

2,4∙1,05∙(2,82

2,4∙1,05∙(3,27

6.2. Потери мощности от магнитных полей рассеяния, замыкающихся по стенкам бака и иным металлическим конструкциям трансформатора, также пропорциональны квадрату тока, поэтому их тоже относят к потерям короткого замыкания. Для преобразовательных трансформаторов эти потери можно принять на уровне (10...15)% от суммарных потерь в обмотках. Тогда потери короткого замыкания

6.3. Активная составляющая напряжения короткого замыкания

6.4. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется выражением [1] (все линейные размеры подставляются в сантиметрах):

где – средний диаметр канала между обмотками (см);

– ширина приведенного канала рассеяния (см);

– коэффициент Роговского.

Средний диаметр канала между обмотками

Для расчетного примера имеем:

Коэффициент Роговского учитывает отклонение реального потока рассеяния, вызванное конечной высотой обмоток, от идеализированного, при котором силовые линии поля рассеяния параллельны друг другу по всей высоте обмотки. При концентрическом расположении обмоток этот коэффициент обычно принимает значения =0,93...0,98. Примем =0,95. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

Здесь

6.5. Напряжение короткого замыкания (в процентах от номинального)

6.6. Отклонение полученного значения % от установленного техническим заданием на проектирование трансформатора % не должно превышать 10%. Для заданных исходных данных имеем:

Δ .

Условие выполняется.

7. Окончательный расчет магнитопровода

7.1. Активное сечение стрежня.

По табл. Приложение 3 методических указаний к курсовому проекту определяем геометрическое сечение стержня ( ) и ярма ( ) При =48 см имеем: =1688 ; =1718 . Тогда активное сечение стержня

Активное сечение ярма

Согласно таблице Приложение 3 (для =48 см) стержень формируется из следующих 14 пакетов пластин (ширина пакета Х толщина пакета, см): 465х59, 440х37, 425х15, 410х14, 395х18, 385х10, 368х10, 325х12, 310х7, 295х6, 270х9, 250х7, 215х9, 175х9 см. По полученным данным получен эскиз сечения стержня (Рис. 6).

Рис. 6 Сечение стержня

7.2. Высота и ширина магнитопровода.

Высота магнитопровода

H= +2 =1055+2·480=2015 мм.

Где =48 см)

Ширина магнитопровода

По полученным данным построен эскиз строения магнитопровода (Рис. 7).

Рис. 7 Строение магнитопровода

7.3. Масса магнитопровода.

Масса стержней магнитопровода

, где

Масса ярма магнитопровода

Масса магнитопровода с учетом углов и других конструктивных элементов

7.4. Удельная масса стали магнитопровода

В серийно выпускаемых трансформаторах удельная масса стали находится в диапазоне 0,8...1,5 кг/кВА. Полученное значение укладывается в этот диапазон.

7.5. Окончательное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода трансформатора:

В ярме магнитопровода трансформатора:

3.7.6. Потери в стали магнитопровода.

Удельные потери в стали определяются по таблице Приложения 4 Методических указаний в зависимости от величины индукции в стержне магнитопровода. Для расчетного примера получаем: при =1,32 Тл потери =1,84 Вт/кг.

Потери в стали магнитопровода (потери холостого хода)

7.7. Активная составляющая тока холостого хода

Активная составляющая тока холостого хода, выраженная в процентах от номинального

7.8. Реактивная составляющая тока холостого хода.

Удельная намагничивающая мощность (q) определяется по таблице Приложения 4 Методических указаний, исходя из магнитной индукции в стержне. Для расчетного примера при =1,32 Тл находим: q=2,58 ВА/кг.

Тогда намагничивающая мощность

реактивная составляющая тока холостого хода

Реактивная составляющая тока холостого хода, выраженная в процентах от номинального тока сетевой обмотки

7.9. Ток холостого хода

= = =0,25 А.

Ток холостого хода в процентах от номинального тока сетевой обмотки

В серийно выпускаемых трансформаторах аналогичного класса напряжения ток холостого хода обычно не превышает 1%. Полученное значение соответствует этому диапазону.