менным исключением основных потерь I2R в обмотке, возбуждающей поле. В таком случае можно применять метод отдельной потенциаль ной обмотки, совпадающей в пространстве с главной возбуждающей обмоткой [Л. 5-14]. На рис. 10-14 возбуждающая обмотка / со здает поток рассеяния, с которым частично сцеплялся замкнутый вторичный контур 2, изображающий потери активной и реактивной мощности, а также результирующий полный ток, вызванный вихре выми токами, индуктированными в массивных металлических эле ментах исследуемого объекта.
Одновременно с основной обмоткой / наматывают измеритель ную потенциальную обмотку п, которая должна как можно более точно совпадать в пространстве с возбуждающей обмоткой /, что вытекает из следующих рассуждений.
При питании обмотки 1 синусоидально изменяющимся напря
жением и |
при токе |
в потенцальной |
обмотке / п = 0 |
получим |
(рис. 10-14): |
Л («1 + |
|
|
|
|
Ох = |
М , ) - /«Af„/,; ^ |
|
|
0 = |
/ , (R2 + j<oL2) — /<oAf1 2 /i; |
(10-56) |
|
Ё„ = jaMnJi |
+ / а Ш „ 2 / 2 , |
|
где R, L и М — соответственно |
активное |
сопротивление, |
индуктив |
ность и взаимная индуктивность соответствующих контуров. |
Решая |
систему (10-56), после нескольких преобразований полу |
чаем полную мощность в обмотке 2, выраженную через измеряемый
первичный ток U и э. д. с. потенциальной обмотки |
Еп: |
|
S, = |
|
/?,/!+/«в ( м п 1 |
/ ? - ^ % ^ / | ) . |
(Ю-57) |
откуда измеряемая |
активная мощность |
|
|
|
P=Enl, |
cos Ф = {Mn2IMI2)R2P2. |
|
(10-58) |
Таким образом, |
если |
потенциальная |
обмотка |
и будет |
иметь та |
кое же число витков и будет расположена в пространстве так же,
как возбуждающая обмотка 1, т. е. Мп2=М1г, |
то идеальный ватт |
метр, потенциальный контур которого включен на измерительную |
потенциальную |
обмотку |
п, а токовый контур —последовательно |
с |
возбуждающей |
обмоткой /, будет показывать активную мощность |
в |
исследованном |
внешнем |
объекте |
2 в результате протекания в нем |
вихревых токов. |
Так как |
в таких |
системах |
наблюдаются исключи |
тельно малые коэффициенты мощности (0,0001—0,01), при измерении потерь авторами использовалась компенсационная схема, принцип действия которой объясняет векторная диаграмма на рис. 10-14,6. Наименьшее отклонение лампового вольтметра VL устанавливалось
путем изменения э. д. с. Ек |
с помощью |
регулируемого воздушного |
трансформатора Тр. Это минимальное значение сразу равно актив |
ной составляющей э. д. с, т. е. Е„мкя=Еп |
cos ф. |
Обычно ламповый вольтметр может при этом применяться только для синусоидально изменяющихся процессов. В моделях со стальны ми элементами при синусоидальном изменении тока в возбуждаю щей обмотке / э. д. с. в потенциальной обмотке п может быть не синусоидальной. Так как мощность равна сумме произведений соот ветствующих гармоник тока и напряжения, для измерения мощности
|
|
|
|
|
при синусоидальном токе |
достаточно измерять первую гармонику |
э. д. с. Ev м и я . |
С этой целью в |
качестве |
вольтметра употреблялся |
ламповый анализатор гармоник, измеряющий сразу первую гармони |
ку напряжения |
в вольтах [Л. 5-14]. |
является описанная выше |
Усовершенствованием |
этого |
метода |
схема компенсационного электронного ваттметра, в которой сам ватт метр выполняет роль анализатора и измеряет действительную актив ную мощность всех гармоник.
10-7. ИЗМЕРЕНИЕ ПОЛЕЙ В МЕТАЛЛАХ
П о я с Р о г о в с к о г о . Магнитное напряжение V или полный ток между точками А и В пространства равны линейному интегралу напряженности магнитного поля вдоль любого пути между этими
точками (рис. 10-15): |
|
|
jАВ |
H d l = jАВ Hcos$dl = FAB, |
(10-59) |
|
его можно измерить с помощью магнитного пояса, называемого так же поясом Роговского.
Этот пояс состоит из гибкого сердечника из изоляционного материала, на который навита духслойная обмотка из тонкой изо
лированной |
проволоки |
(оба слоя |
|
|
|
|
|
|
в согласном |
направлении). |
Концы |
|
|
|
|
|
|
обмотки сходятся о середине поя |
|
|
|
|
|
|
са |
|
и |
подводятся |
бифилярно |
|
|
|
|
|
|
к ламповому вольтметру в случае |
|
|
|
|
|
|
переменного тока. В случае маг- |
|
|
|
|
|
|
нитостатического |
поля |
концы поя |
|
|
|
|
|
|
са |
присоединяют |
к |
баллистическо |
|
|
|
|
|
|
му |
гальванометру |
и |
измерения |
|
|
|
|
|
|
производят |
путем |
быстрого |
удале |
|
|
|
|
|
|
ния пояса из области, замятой по |
|
|
|
|
|
|
лем, либо путем отключения то |
|
|
|
|
|
|
ков, |
возбуждающих магнитостати- |
|
|
|
|
|
|
ческое поле. |
|
|
|
|
|
Рис. 10-15. Измерение магнит |
|
|
Магнитный поток, |
сцепленный |
с |
|
ного |
напряжения |
с помощью |
обмоткой |
пояса |
|
(рис. |
10-15), |
пояса |
Роговского. |
|
|
учитывая (10-59), можно выразить |
Г |
— |
баллистический |
гальванометр |
в |
виде |
|
|
|
|
|
|
л и б о |
ламповый |
вольтметр. |
|
|
|
|
|
|
|
1J |
|
|
|
|
|
|
0-60) |
|
|
|
|
Ф = |
^„Н |
cos $Aw'dl |
=t>.0Aw'FAB, |
|
( |
|
|
|
|
|
|
*J |
|
|
|
|
|
|
|
откуда |
|
|
|
|
|
РАВ=К9, |
|
|
|
|
(10-61) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
k=l/(HoAw')—постоянная |
пояса, |
которую |
рассчитывают на |
основании известного |
числа витков на единицу длины |
пояса |
ш' и |
средней поверхности поперечного сечения пояса А. |
|
|
|
|
|
Окончательно магнитное напряжение при переменном токе опре |
деляют |
на основании измеренной э. д. с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FAB=kE!(4AW- |
|
|
|
|
(Ю-62) |
В то же время при постоянном токе
(10-62а)
где Cv —постоянная баллиаического гальванометра при измерении потока (приводится в паспорте гальванометра).
Замыкая пояс вокруг шины с током, можно на основании зако на полного тока (2-12) измерить ток в шине, что имеет особо важное значение при исследовании труднодоступных шин и проводников с параллельными ветвями.
И з м е р е н и е н а п р я ж е н н о с т и м а г н и т н о г о п о л я . В случае, когда исследуемое поле является равномерным, с помощью
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
магнитного |
пояса можно измерить |
напряженность |
магнитного |
поля |
|
|
|
|
|
|
на |
основании |
зависимости |
Н = |
|
|
|
|
|
|
= |
FAB/IAB, |
|
|
где 1А |
—длина |
|
|
|
|
|
|
отрезка АВ. При таких |
измере |
|
|
|
|
|
|
ниях |
наиболее |
целесообразно |
|
|
|
|
|
|
выполнять |
пояс |
прямолиней |
|
|
|
|
|
|
ным с длиной 1Ав. |
|
н а п р я |
|
|
|
|
|
|
|
И з м е р е н и е |
|
|
|
|
|
|
|
ж е н н о с т и |
|
э л е к т р и ч е |
|
|
|
|
|
|
с к о г о |
п о л я . |
Измерение |
на |
|
|
|
|
|
|
пряженности |
|
электрического |
|
|
|
|
|
|
поля Е |
в |
металле |
состоит |
|
|
|
|
|
|
в |
определении |
разности |
потен |
|
Рис. 10-16. Измерение напряжен |
циалов |
между |
двумя |
точками, |
|
, удаленными друг от друга на |
|
ности |
электрического поля |
на по |
единицу длины |
и |
расположен |
|
верхности |
металлического |
кольца. |
ными |
на |
одной |
нити |
|
тока |
|
/ — правильное р а с п о л о ж е н и е |
прово |
с |
одинаковой |
плотностью |
/. |
|
дов; 2 |
и 3 |
— |
неправильное |
располо |
|
|
В электростатическом |
|
поле |
|
ж е н и е . |
|
|
|
измеренное таким путем напря |
|
жение |
U А в не зависит от формы |
кривой, соединяющей |
обе |
точки |
А и В. В вихревом поле показания идеального вольтметра, присое диненного к тем же точкам А и В (рис. 10-16), будут различны в зависимости от формы проводов, соединяющих эти точки с вольт
метром. В каждом случае (1, 2 или 3) вольтметр покажет |
разные |
напряжения. |
|
Чтобы измерить среднюю разность потенциалов, UАв |
между |
точками АВ, расположенными на выбранной поверхностной |
нити |
тока проводники, идущие к вольтметру, следует расположить так,
чтобы они совпадали с этой линией тока, |
а |
отводы—тщательно |
скрутить (рис. 10-16, поз. 1). |
|
|
|
|
Напряженность электрического поля, плотность тока и плотность |
потерь мощности (Вт/м3 ) на поверхности металла можно |
определить |
из зависимостей |
|
|
|
|
|
|
|
|
(10-63) |
Измеренное таким методом |
напряжение |
иЛв |
может |
быть также |
использовано для определения |
внутреннего |
сопротивления провод- |
ника на отрезке длиной 1лв [Л. 10-1]: |
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
ZBH^yk^+~xJA=UAB/I, |
|
(10-бЗа) |
где Л! — активное |
сопротивление; |
^ в Н |
|
внутреннее индуктивное |
сопротивление отрезка А В проводника. |
|
для измерений следует |
В проводниках |
с фигурным |
сечением |
|
|
— |
|
выбирать нить тока, не охватываемую линиями магнитного поля, выходящими изнутри проводника. Такую нить можно найти на ос новании того, что она имеет наибольшую плотность тока и обычно нежит на выступающих краях профиля сечения проводника [Л. 10-1].
Рис. 10-17. Схема измерения поверхностной э. д. с. с помощью компенсатора [Л. 7-13].
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для измерения |
напряжения UAR можно |
применять всякого рода |
компенсаторы |
переменного |
тока, |
)<ак, например, |
на рис. |
10-17 |
[Л. 7-13, 10-1]. |
На |
рис. 10-18 показан а схема |
самого простого |
зонда |
для |
измерения |
разности потенциалов VАв- |
Наиболее |
важной |
зада- |
чей |
является |
здесь |
получение |
|
|
|
|
очень хорошего контакта в точках |
|
|
|
|
А В |
(твердые острия), |
а также хо |
|
|
|
|
рошего |
прилегания горизонтальных |
|
|
|
|
проводников к |
исследуемой |
нити |
|
|
|
|
тока. |
Отводы |
следует тщательно |
|
|
|
|
скрутить между собой. |
|
|
|
|
|
|
И з м е р е н и е |
|
в е к т о р а |
|
|
|
|
П о й н т и н г а |
с |
п о м о щ ь ю |
|
|
|
|
з о н д о в . |
Непосредственное изме |
|
|
|
|
рение |
вектора |
Пойнтинга |
на по |
|
|
|
|
верхности |
металла, т. е. измерение |
|
|
|
|
мощности, |
проникающей |
внутрь |
Рис. 10-18. Разрез зонда |
для |
металла, возможно в основном на |
основании |
(3-7). |
В |
этом |
случае |
измерений |
напряженности |
к зонду, показанному |
на рис. 10-18, |
электрического |
поля на |
по |
добавляем |
расположенный |
к не- |
верхности металла. |
|
му под прямым углом другой зонд в виде пояса Роговского (подко вообразный сердечник с катушкой). Длина обоих зондов должна
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
быть одинаковой, э. д. с. зонда с остриями |
подводят |
через |
усили |
тель напряжения |
к потенциальной |
катушке |
ваттметра, |
э. д. с. зонда |
в виде пояса |
после усиления в усилителе тока подключают к токо |
|
|
|
вой катушке |
ваттметра. |
Таким |
|
|
|
образом, |
подключенный -ватт |
|
|
|
метр |
после |
соответствующей |
|
|
|
градуировки |
должен |
|
показы |
|
|
|
вать |
активную |
мощность |
на |
|
|
|
единицу |
поверхности |
металла, |
|
|
|
т. е. активную |
составляющую |
|
|
|
вектора |
Пойнтинга. |
|
системе |
|
|
Sum |
Если |
в |
выбранной |
|
|
|
координат |
поле имеет |
на |
по |
|
|
|
верхности больше чем по од |
|
|
|
ной составляющей Н и Е, то из |
|
|
|
мощности, |
измеренной |
в |
этой |
|
|
|
системе, |
|
следует |
вычесть |
со |
|
|
|
гласно |
|
(3-7) |
мощность, |
изме |
Рис. 10-19. Интегрирование векто |
ренную |
«осле поворота |
зонда |
ра Пойнтинга |
S = E x H на поверх |
на |
угол 90°. |
|
на |
этом |
ности отрезка |
магнитопровода. |
|
Действующий |
|
|
|
принципе |
ваттметр |
описан в |
И з м е р е н и е |
|
(Л. |
10-15]. |
|
|
|
|
|
|
п о т о к а м о щ н о с т и |
|
[Л. 4-3]. Мощность по |
терь в некоторой |
диссипативной |
(содержащей |
потери) |
области, |
например в отрезке магнитопровода, можно определить, интегрируя согласно теореме Пойнтинга (3-1) нормальную составляющую век тора Пойнтинга по поверхности отрезка.
Положим первоначально, что отрезок магнитопровода имеет цилиндрическую форму (рис. 10-19) и на его поверхности существу ют только осевая составляющая вектора Н и азимутальная состав
ляющая Е. Тогда мощность, рассеиваемая во всем |
объеме |
при си |
нусоидально |
изменяющихся Е и |
Н, согласно (3-1) |
будет |
равна: |
|
Р = <§» \ |
(EmXHm) n dА |
|
2* |
j" EmrdB |
/ |
j" Hmdz. |
(Ю64)- |
|
= -j- |
|
|
A |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
Так как первый интеграл правой части (10-64) равен напряже |
нию одного |
витка |
|
|
|
2я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^'витка — |
у/—2~ |
Emrd%, |
|
|
|
|
охватывающего |
магнитопровод, |
а |
второй — магнитному |
напряжению |
|
^Hmdz |
= U^, приходящемуся |
на |
отрезок |
/ |
магнитопровода, |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то |
мощность |
|
|
Р = Е |
|
U |
cosf, |
|
|
|
(10-65) |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
ф — угол |
смещения |
кривых |
полного тока |
(магнитного |
напря |
жения) Up |
и витковой |
э- Д. с. ^ в и т к а - |
Применение усилителя тока |
для усиления витковой э. д. |
с. £ |
В И т к а и усилителя |
напряжения |
для |
усиления э. д. с, полученной |
с |
помощью пояса |
Роговского |
ER |
(рис. 10-19), дало бы возможность применения ваттметра для непо средственного измерения потерь мощности в исследуемом отрезке магнитопровода. Метод этот применим к любому сечению магнито провода.
Описанные измерения можно производить также с помощью раз личного рода векторметров или компенсационных схем, позволяющих измерять величины, входящие в (10-65). При несинусоидальных ве личинах такие измерения следует проводить для каждой гармоники отдельно [Л. 4-3].
И з м е р е н и е в е к т о р а П о й н т и н г а с п о м о щ ь ю д а т
ч и к а Х о л л а . Для |
измерения электромагнитной |
мощности |
плос |
кой волны, падающей |
перпендикулярно поверхности |
металла, |
дат |
чик Холла следует расположить так, чтобы направление тока управ ления (вдоль плитки) совпадало с направлением вектора Е, а зна
чение тока было ему пропорционально. |
быть при |
Вектор напряженности магнитного поля Н должен |
этом перпендикулярен плоскости плитки датчика. Тогда |
напряже |
ние Холла будет пропорционально мощности, проходящей сквозь плитку (Л. 10-5]. Зонд Холла дает также возможность исследования распределения потерь мощности в магнитопроводе трансформатора [Л. 10-4]. С этой целью пластинку датчика Холла приставляют к по верхности магнитопровода так, чтобы он пронизывался тангенциаль ной составляющей напряженности магнитного поля непосредственно у поверхности. Отводы тока управления датчика включают в контур измерительных витков, охватывающих часть магнитопровода, при легающую к пластинке. Так как индуктируемая в этих витках э. д. с. равна е = ф Erfl, то вызванный ею ток управления датчика будет пропорционален напряженности электрического поля на поверхности магнитопровода.
10-8. ХАРАКТЕРНОЕ РАССТОЯНИЕ СТЕНОК БАКА ОТ ОБМОТОК В ТРАНСФОРМАТОРЕ
Состояние поверхности стенок бака трансформатора (вид экраниро вания) и их расстояния от обмоток в основном определяют конфи гурацию поля в зоне рассеяния. В свою очередь поле рассеяния существенным образом влияет на распределение и значение усилий короткого замыкания, добавочных потерь в обмотках от поперечной
|
|
|
|
|
|
|
составляющей поля и потерь мощности в самом баке {Л. 4-20, |
10-22]. |
Удобным критерием для оценки влияния поверхности бака на |
поле рассеяния, проникающее в магнитопровод, может быть |
поня |
тие характерного |
относительного расстояния стенки бака |
(Яб/«с)* = |
— ав/ас, |
где ао и ас—соответственно |
расстояния |
поверхностей бака |
и магнитопровода |
от оси воздушного зазора (рис. 4-11,а) |
и а в |
— рас |
стояние |
от этой |
оси фиктивной |
стальной |
поверхности |
Рпоз |
(рис. 10-20), сопротивление которой эквивалентно свободному воз душному пространству, остающемуся после удаления бака.
Например, при соотношении ав/ас, меньшем характерного зна чения, невозможно определить потери мощности в баке из двух опытов короткого замыкания: с баком и без бака, так как в этом случае выемка трансформатора из бака вызовет увеличение части потока рассеяния, замыкающейся через выемную часть трансформа тора. Это перераспределение поля вызовет увеличение добавочных потерь в выемной части трансформатора.
При расстояниях, равных или превышающих характерное зна
чение, описанный |
метод может |
давать правильное значение |
потерь |
в баке, |
так как |
удаление бака |
не вызовет изменения |
той |
части |
потока |
рассеяния, которая замыкается через выемную |
часть. |
Так |
как в мощных трансформаторах относительное |
расстояние |
стенок бака часто лежит вблизи характерного значения, исследо
|
вание этого понятия может быть целесообразным. |
|
рассеяния |
|
меж |
|
|
Ориентировочно |
распределение |
полного |
потока |
|
|
ду магнитопроводом и стенкой бака |
(рис. 4-11) |
в мощных |
трансфор |
|
маторах удовлетворительно |
выражает формула (4-52): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф б / Ф с = Яс/аб |
или |
Фо/ФР~ас/(аъ |
|
|
+ ас). |
|
|
|
|
|
|
|
с |
Если |
удалить |
одну |
из |
стальных |
поверхностей, |
окружающих |
|
двух сторон обмотку |
(например, |
бак), |
то |
составляющая |
Фв |
пол |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного |
потока |
рассеяния |
Ф |
р |
|
(где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
р = Фб + Ф с ) |
|
не |
исчезнет |
полно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стью, но ее заменит составляющая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фвоз, замыкающегося через обра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зовавшееся на этом месте свобод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ное воздушное |
пространство. Маг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нитное |
сопротивление |
этого |
про |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
странства |
|
будет |
постоянным |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ввиду большого «сечения» на пути |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
потока |
небольшим. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, магнитное |
|
со |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
противление |
|
воздушного |
|
прост |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ранства |
можно |
заместить |
магнит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ным |
сопротивлением |
|
фиктивной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стальной 'поверхности, |
расположен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ной |
на |
расстоянии аь |
от |
оси |
за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зора |
(рис. |
|
10-20). Такая |
система |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
опять будет |
удовлетворять |
(4-52), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф Р |
« Ф в о з + |
Фс; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф с / Ф р « а в / ( а с |
+ |
ав). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как |
(4-52), |
так |
и |
последние |
|
Рис. 10-20. Определение харак |
соотношения |
|
можно |
считать |
|
до |
|
статочно |
|
|
удовлетворительными, |
|
терного |
относительного |
рас |
если |
расстояние |
аб является |
отно |
|
стояния |
стальной |
поверхности |
сительно |
небольшим, т. е. не боль |
|
( а б / а с )х = |
О в / а с . |
|
|
|
|
ше чем в 4—6 |
раз |
превышает |
рас |
|
Рре |
—• поверхность действительного |
стояние |
магнитопровода |
от |
|
оси |
|
магнитопровода; |
Pit03— |
|
фиктивная |
воздушного |
зазора |
ас. |
|
|
|
|
|
|
стальная |
поверхность, |
д а ю щ а я та |
|
Зависимость |
|
(4-52) |
|
показы |
|
кое |
ж е Результирующее |
магнитное |
|
|
|
|
вает |
кривая / на рис. 10-21. Если |
|
сопротивление, |
как |
неограничен |
|
мысленно |
будем |
удалять |
стенки |
|
ное |
воздушно е |
пространство. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бака |
за |
указанные |
пределы, |
|
то |
(4-52) будет терять смысл и будет увеличиваться поток рассеяния, замыкающийся через воздух (кривая 2). При полном удалении бака этот поток приобретает постоянное значение Ф В оз -
Магнитное сопротивление ^воздушного пространства соизмеримо с сопротивлением стенки бака, но оно постоянно и не зависит от расстояния ас, на котором расположен магнитопровод с противо положной стороны обмотки.
Следовательно, |
постоянное расстояние |
ав |
фиктивной эквивалент |
ной стальной |
стенки Р В О з |
(рис. 10-20) можно считать характерным |
расстоянием |
бака. |
После |
преобразования |
последних формул полу |
чаем:
ФщС
(10-66)
В |
Фтр |
аб1ас^{аб1ас)х |
нормальных трансформаторах соотношение |
лежит |
еще в пределах справедливости приближенного уравнения |
(4-52). При Я б / й с > (ав/ас).х можно считать, что магнитный ток Фб, направленный в сторону бака, остается уже практически постоянным
Рис. 10-21. Графическая 1,0 интерпретация характер ного относительного рас- 0,8
стояния |
бака. |
|
|
|
|
/ — кривая, идеализирован - |
0,4 |
ная |
на |
основе |
(4-52); |
2 — |
|
график |
потока |
рассеяния, |
„ „ |
з а м ы к а ю щ е г о с я |
через |
воз- |
о,с |
д у ш н о е |
пространство |
м е ж д у |
|
баком и |
обмоткой; 3 |
— |
сум |
0 |
ма |
кривых ( и |
2. |
|
|
и равным потоку ФВ оз- Следовательно, в последнем случае не изме няется также и составляющая потока рассеяния Ф с , направленная в сторону магнитопровода.
Полный поток рассеяния |
Ф т р |
рассчитывают по известной фор |
муле для цилиндрических обмоток трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10-67) |
|
где |
8 ' = 8-f-(я, + |
<72)'2 |
(см. рис. 4-И |
|
|
|
4R- |
h/k^~> h; |
kR 5= 1 — (a, 4- a2 |
-f- |
(10-67a) |
|
+ |
8)/(яА) < |
1 — коэффициент |
Роговского. |
|
Поток |
Ф т |
с |
(рис. 10-20) можно |
рассчитать, |
интегрируя выраже |
ние (5-9а) |
для |
максимального тока |
i=V2l |
в пределах |
от 0 до оо: |
Фтс= ^ P o H m z 0 < l y = |
V~2- Iw |
h In |
h2+ |
4cf |
Wo |
2nh |
A 2 + 4c| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 4 ^ |
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
a r c t g ^ - - ^ , a r c t g ^ |
|
|
(10-68) |
где согласно (5-26) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y) = |
1 + 5«отр/* |
|
|
|
(10-69) |
— эквивалентный коэффициент уменьшения фиктивного изображения тока JOTP (рис. 5-19) в результате насыщения и вихревых токов в стальной плите.
По (10-73) получаем примерные значения характерных расстоя ний бака от оси зазора:
ajh |
. |
0,05 |
0,08 |
0,1 |
0,12 |
0,15 |
|
|
6,9 |
3,8 |
2,9 |
2,3 |
1,6 |
В мощных трансформаторах отношение ас /А обычно не выходит за пределы 0,08—0,1. Можно, следовательно (учитывая приближен ный характер этих рассуждений), принять в среднем, что относи тельное характерное расстояние стенки бака (аб/ас)х, свыше кото рого бак практически не влияет на часть потока рассеяния, замыкаю щуюся через выемную часть трансформатора, составляет примерно 3—3,5.
Н |
\^{ас)х |
ас =3,8 см=const |
1=35А |
|
|
-о— |
|
|
-о— |
30 А |
|
|
О — |
25А |
|
|
- о — |
гад |
|
|
•о— |
1=15А |
Рис. 10-23. Экспериментальная проверка (10-70).
К р у ж к а м и обозначены точки измерения .
При более точных расчетах следует пользоваться (10-70), в осо бенности в случае больших соотношений 2ci/ft и 2с2/А, чем принятые выше.
На рис. 10-23 показаны результаты экспериментальной проверки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вывода из вышеприведенного |
анализа о том, что при |
аъ/ас>(aelac)х |
часть Ф т с потока |
рассеяния, |
замыкающаяся |
через |
выемную |
часть |
трансформатора, |
магнитопровод |
не |
зависит |
от |
расстояния |
стенок |
бака, от оси воздушного зазора, |
т. е. |
что на этом |
расстоянии |
стенки |
бака уже не влияют на распределение потока рассеяния в области обмоток. Исследования проводились на модели, показанной на рис. 10-2, к которой с обеих сторон придвигались стальные плиты, собранные из эпштейновских полос трансформаторной стали. Харак терное соотношение расстояний бака рассчитывалось по (10-70), так как геометрические соотношения модели не удовлетворяли допу щениям, принятым при выводе (10-73). Расчетное характерное рас стояние показано на рис. 10-23 в виде заштрихованных зон, учиты вающих приближенность расчетов.
