5.20. Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания. Изменение напряжения при нагрузке

Полные сопротивления пар обмоток трехобмоточного трансформатора, Ом,

, .

Напряжения короткого замыкания пар обмоток, %,

, .

Изменение напряжения, %, для пар обмоток трехобмоточного трансформатора при номинальной нагрузке определяют по формуле, причем u_1a, u_2a, u_1s(12), и u_2s подставляют в процентах

Δu₁₂ = u_1acos₁ + u_2acos₂ + u_1s(12)sin₁ + u_2s sin₂;

Δu₁₃ = u_1acos₁ + u_3acos₃ + u_1s(13)sin₁ + u_3s sin₃,

где cos₁, cos₂, cos₃ – коэффициенты мощности для нагрузок соответствующих обмоток трансформатора.

Формулы для напряжения на зажимах вторичных обмоток при номинальной нагрузке имеют вид

; .

Если напряжения вторичных обмоток отличаются от заданного более чем на ±5 %, следует пропорционально числу вольт на виток (Е_в) изменить число витков вторичных обмоток.

5.21. Проверка трансформатора на нагревание

Отдача тепла в окружающее пространство с открытых частей обмоток и магнитопровода МТ составляет в среднем 1510^-4 Вт/см² при превышении температуры открытой поверхности трансформатора над температурой окружающей среды на 1°С. Так как между магнитопроводом и обмотками имеется достаточный тепловой обмен, то превышение температуры наиболее нагретой части обмотки над температурой окружающей среды, °С (которое обычно лимитирует мощность трансформатора), можно определить по формуле

,

где Q_обм – площадь открытой поверхности обмоток трансформатора, см²; Q_сер – площадь открытой поверхности сердечника трансформатора, см²; Δº – перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, который для про­питанных лаком обмоток приближенно может быть принят в пределах 10÷15 °С.

Значение площади открытой поверхности сердечника однофазного МТ:

– для броневого пластинчатого типа

,

где l_я = с + a + h_я;

– для броневого ленточного типа

Q_cep  4с(а + в) + (2h + πа) (а + 2в);

– для однокатушечного МТ стержневого ленточного типа

Q_cep  2с(а + в) + 2(h + πа)(а + в);

– для двухкатушечного МТ стержневого ленточного типа

Q_cep  2[с(2а + в) + πа(а + в).

Размеры a, в, c, h, h_я даны в см, и указаны на рис. 1. Значение открытой поверхности прямоугольной катушки при порядке расположения обмоток 2 – 1 – 3

;

при порядке 1 – 2 – 3

.

5.22. Сводные данные расчета мт

Масса стали магнитопровода G_с, кг.

Удельный расход стали G_c / S, кг/кВА.

Масса меди обмоток G_м, кг.

Удельный расход меди G_м / S, кг/кВА (S – суммарная мощность вторичных обмоток МТ).

Отношение массы стали к массе меди G_с / G_м.

Потери в стали сердечника Р_с, Вт.

Потери в меди обмоток Р_м, Вт.

Отношение потерь меди к потерям в стали Р_м / Р_с .

КПД при номинальной нагрузке η.

Превышение температуры МТ над температурой окружающей среды ,°С.

Намагничивающий ток I_μ / I₁, %.

Относительные изменения напряжений при номинальной нагрузке Δu₁₂%, Δu₁₃%.

Контрольные вопросы к защите курсового проекта

1. Объясните принцип работы трансформатора.

2. Для чего необходим стальной магнитопровод?

3. Перечислите материалы, применяемые для изготовления трансформатора.

4. Почему при увеличении тока во вторичной обмотке трансформатора ток первичной обмотки возрастает?

5. От каких параметров трансформатора зависят его размеры?

6. Поясните смысл коэффициента заполнения стали.

7. Приведите уравнение электрического состояния первичной обмотки при холостом ходе трансформатора.

8. От чего зависит значение потерь холостого хода?

9. По каким параметрам и конструктивным особенностям классифицируют МТ?

10. Какие магнитопроводы применяют при конструировании МТ?

11. Назовите области применения МТ.

12. Какие виды изоляций в МТ вы знаете?

13. Объясните выбор межслоевой и межобмоточной изоляций.

14. Как осуществляют сборку трансформатора?

15. Перечислите основные свойства магнитных материалов.

16. Из каких условий выбирают значение плотности тока в обмотках? Как оно влияет на эксплуатационные параметры?

17. Почему коэффициент  ( = Р_м / Р_с) рекомендуют в определенных пределах?

18. Из каких условий выбирают значение индукции в магнитопроводе МТ? Как оно влияет на эксплуатационные параметры?

19. Как производят выбор магнитопровода МТ?

20. Как провести расчет потерь в стали сердечника МТ?

21. От чего зависит значение тока холостого хода МТ?

22. Для чего производят расчет параметров короткого замыкания трансформатора?

23. Зачем изолируют относительно друг друга пластины электротехнической стали магнитопровода и металлические крепежные детали от магнитопровода?

24. На что повлияет выбор большего значения  ( = G_с/G_м), при расчете поперечного сечения стержня?

25. Что называется коэффициентом трансформации?

26. Объясните смысл напряжения короткого замыкания.

27. Что измеряют при опыте холостого хода трансформатора? Нарисуйте схему проведения этого опыта.

28. Что измеряют при опыте короткого замыкания трансформатора? Нарисуйте схему проведения этого опыта.

29. Какие потери в трансформаторе называют постоянными и почему?

30. На что повлияет увеличение величины воздушного зазора в стыках сердечника при некачественной сборке трансформатора?

31.Почему при увеличении нагрузки изменяется напряжение на вторичной обмотке трансформатора?

32. Почему трансформатор не может работать от сети постоянного тока?

33. От чего зависят активная и реактивная составляющие тока холостого хода?

34. Изменяется ли значение основного потока в сердечнике МТ при увеличении тока нагрузки?