Расчет потерь и КПД трансформатора

1. Основные потери в обмотках, Вт, при превышении температуры 75 °С составляют

где r _HH₇₅ – омическое сопротивление обмотки НН, Ом; r _BH₇₅ – омическое сопротивление обмотки ВН, Ом;

Ом,

где – удельное сопротивление обмоточного провода, равное ,

Вт,

Вт.

2. Средний коэффициент добавочных потерь , учитывающий увеличение основных электрических потерь в обмотках при протекании по ним электрического тока, рассчитываем для обмоток ВН и НН (рис. 8.7) [1, формула (7.15)].

Для цилиндрической обмотки из прямоугольного провода

где

;

(все размеры даны в метрах).

Рис. 8.7. Расклад проводников обмотки высокого и низкого напряжения

3. Потери в отводах, Вт,

где

– масса отводов НН;

– масса отводов ВН;

где м – общая длина отводов НН; м – общая длина отводов ВН;
– удельный вес алюминия, равный 2 700 кг/м³

кг,

Вт,

Вт.

4. Приближенные потери в баке и металлических конструкциях

Вт,

где (табл. 4.1).

5. Потери короткого замыкания трансформатора

Вт,

Вт.

Сравниваем полученное значение с заданным:

6. Плотность теплового потока на охлаждаемой поверхности

Вт/м² Вт/м²,

Вт/м² Вт/м²_.

8.5. Расчёт напряжения короткого замыкания
и поля рассеяния обмоток трансформатора

Напряжение короткого замыкания определяет характеристику и ток короткого замыкания трансформатора. Величина является паспортной величиной, и при расчете не допускается отклонение более чем на .

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется приведенное к расчетной температуре напряжение, которое следует подвести при номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи.

Рис. 8.8. Схема замещения короткого замыкания
для одной фазы трансформатора

1. Параметры схемы замещения:

Ом,

где

мм;

Ом;

Ом.

2. Активная составляющая напряжения короткого замыкания

В,

3. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

В,

4. Расчетное напряжение короткого замыкания

В,

Сравниваем полученное значение с заданным:

Расчет магнитной цепи

1. Выбираем плоскую шихтованную систему из холоднокатаной стали 3405, с толщиной листов 0,30 мм, без прессующей пластины, с числом ступеней = 11 и одним продольным каналом, соединенными внешними по отношению к обмоткам вертикальными шпильками.

Рис. 8.9. Сечение стержня трансформатора

Размеры пакетов стержня, коэффициент заполнения круга при числе ступеней, равном 11, для стержня диаметром 420 мм взяты из [1, табл. 8.5]. Сечение стержня показано на рис 8.9. Форма поперечного сечения ярма в средней части по размерам пластин повторяет сечение стержня. Крайние пакеты имеют ширину 250 мм и толщину (7 + 12 + 6 + 9) = 34 мм. Таким образом, число пакетов 8. Площади сечения стержня и ярма взяты из [1, табл. 8.7]:

1282,9 см² [1, табл. 8.7];

1315,0 см², [1, табл. 8.7];

0,926, [1, табл. 8.5].

2. Активное сечение стержня

П_с= К _з П_ф.с = 0,93 ^. 0,12829 = 0,1193097 м².

3. Активное сечение ярма

П_я= К _з П_ф.я = 0,93 ^. 0,1315 = 0,122295 м².

4. Индукция в стержне

Тл.

Сравниваем полученное значение с заданным:

5. Индукция в ярме

Тл.

6. Длина стержня

где осевой размер обмотки ВН; расстояние от прессующего кольца до обмотки ВН (см. табл. 2.4); расстояние от нижнего ярма до обмотки ВН (см. табл. 1.3; рис. 1.3, 1.6),

м.

7. Масса стали в стержне

8. Расстояние между осями стержней

м.

9. Масса стали в ярме

где

G' _я = 4 C П_я g_ст;

G' _я = 4 ^. 0,856 ^. 0,122295 ^. 7 650 = 3 203 кг;

кг,

кг.

10. Потери холостого хода слагаются из потерь в магнитопроводе и потерь в стальных элементах конструкции остова трансформатора, вызванных потоком рассеяния (потерями в первичной обмотке, вызванными током холостого хода и диэлектрическими потерями в изоляции, пренебрегаем), Вт:

где и – удельные потери в стержне и ярме, Вт/кг, [1, табл. 8.10]; [1, табл. 8.10];

Вт,

11. Ток холостого хода, А,

А,

где ,

(рис. 8.10 или [1, прил. 3]);

;

м;

А;

Рис. 8.10. Кривая намагничивания стали

12. Параметры схемы замещения при холостом ходе (рис. 8.11):

Ом;

Ом.

Рис. 8.11. Схема замещения х.х. для одной фазы трансформатора

13. Расчеты характеристик холостого хода трансформатора сведены в табл. 8.2.

Таблица 8.4

Характеристика холостого хода

№	, о/е	0,8	0,9		1,1
	, В	16 166	18 186	20 207	22 228
	, Вб/м²	1,36	1,53	1,70	1,86
	, Вб/м²	1,32	1,49	1,65	1,82
	, Вт	8 967,04	11 348,91	14 011	16 953,31
	, А	0,185	0,208	0,231	0,254
	, по кривой рис. 8.7, А/м				1 356
	, по кривой рис. 8.7, А/м
		1 079 844	1 214 824	1 349 805	1 484 785
	, А	0,617	0,764	1,492	6,803
	, А	0,644	0,791	1,509	6,808
		0,287	0,263	0,153	0,037