5. Определение потерь и тока холостого хода трансформатора

5.1. Определение размеров магнитной системы

После проверки и корректировки потерь и напряжения короткого замыкания определяются окончательные размеры пакетов стержня и ярма, их активные сечения, высота стержня, размеры ярм и масса стали стержней и ярм.

Для серийных масляных трансформаторов числа ступеней в сече­нии стержня и размеры пакетов определяются специальной нормалью и представлены в приложении К. Поперечное сечение стержня для диаметра, например = 0,24 м, представлено на рис. 5.1. Фор­ма поперечного сечения ярма в средней части по размерам пакетов повторяет сечение стержня. Крайние пакеты с целью лучшей прессовки ярма ярмовыми балками делаются более широкими путем объединения двух-трех пакетов в один. Площади поперечного сечения фигу­ры стержня и фигуры ярмаприведены в табл. 3.1.

В сухих трансформаторах с плоской магнитной системой размеры пакетов могут быть выбраны по табл. 3.1. Однако при диаметре стержня = 0.24…0.32 м следует предусмотреть в стержнях и ярмах продольные каналы с числом и размерами по табл. 2.3 с соответствующим уменьшением сечения стержня и ярма по отношению к данным табл. 3.1.

Основные размеры и масса активной стали плоской магнитной сис­темы определяются в следующем порядке.

Длина стержня

где и- расстояние от обмотки до нижнего и верхнего ярм. В трансформаторах при ≤ 0,22 м расстояния от обмотки до нижнего и верхнего ярм принимают одинаковыми ( ) определяют по табл. 2.7. В трансформаторах мощностью от 1000 до 6300 кВ·А расстояние от обмотки до нижнего ярма=, а расстояние от обмотки до верхнего ярма увеличива­ют по сравнению с на 0,045 м. В трансформаторах мощ­ностью от 10000 до 63000 кВ·А это расстояние увеличивают на 0,06 м, т.е.

или

Рис. 5.1. Сечение стержня и ярма для стержня с = 0,24 м: 1 - прессующая (сцепляющая) пластина; 2 - крайняя ступень ярма

Масса стали стержней, кг,

где - масса стали стержней в пределах окна магнитной системы

с - число стержней, - плотность электротехнической стали,=7650 кг/;- масса стали в местах стыка пакета стержня и ярма (места, заштрихованные на рис. 5.2),

;

- ширина наибольшего пакета ярма (рис. 5.1), определяется из табл. 5.1;- масса стали одного угла (часть магнитной систе­мы, ограниченная объемом, образованным пересечением цилиндричес­ких поверхностей ярма, стержня); значения принимают из табл. 5.1 в зависимости от нормализованного значения диаметра стержня.

Таблица 5.1

Зависимость от

	0.08	0.09	0.1	0.11	0.125	0.14	0.16	0.18	0.2
	0.075	0.085	0.095	0.105	0.12	0.135	0.155	0.175	0.195
	2.1	3.1	4.5	5.7	8.4	11.8	17.5	25.1	35

Таблица 5.1 продолжение

	0.22	0.24	0.26	0.28	0.3	0.32	0.34	0.36	0.38
	0.215	0.23	0.25	0.27	0.295	0.31	0.325	0.35	0.368
	46	59.3	76.6	96.5	118.5	144.7	173.6	200.1	238

Масса стали ярм, кг

где - масса стали частей ярм, заключенных между осями край­них стержней,

- расстояние между осями соседних стержней,

- внешний диаметр обмотки ВН; - расстояние между об­мотками ВН соседних стержней, определяемое из табл. 2.7; - масса стали в частях ярм, которые находятся за пределами 2 ,

Полная масса стали плоской магнитной системы

5.2. Расчет потерь холостого хода трансформатора

Потери холостого хода трансформатора, в основном, предс­тавлены магнитными потерями в магнитопроводе трансформатора. С достаточной степенью точности эти потери для трехфазного транс­форматора могут быть рассчитаны по формуле

Здесь коэффициент учитывает ряд технологических факторов, для пластин с отжигом= 1.08; без отжига= 1.16;и- удельные потери в стержне и ярме, зависят от марки стали и индукций в стержне и ярме, зависят от марки стали и индукций в стержнеи ярмеи определяются по табл. 5.2.

Уточнённое значение индукции в стержне

, (5.1)

где - ЭДС одного витка

- площадь поперечного сечения фигуры стержня,

определяемая по табл. 3.1.

Значение индукции в ярме

(5.2)

где - площадь поперечного сечения фигуры ярма, определяемая по табл. 3.1.

Таблица 5.2

Удельные потери для стали 3414 с толщиной листа 0,35·10³ м

В, Тл	1.35	1.4	1.45	1.5	1.55	1.6	1.65	1.7
Р, Вт/кг	0.875	0.945	1.015	1.1	1.2	1.32	1.46	1.6

Коэффициент учитывает потери в углах магнитной системы и зависит от числа косых к прямых стыков в магнитной системе, оп­ределяется во табл. 5.3.

Таблица 5.3

Значение коэффициента для трехфазной магнитной системы из стали 3414

Число стыков*			Коэффициент
косых	прямых
6	-	7.68
4	3	8.92
-	6	11.40

* число косых и прямых стыков определяется схемой шихтовки (п.2.4, рис. 2.3).

Расчетные значения потерь холостого хода не должны отличаться От заданных более чем на +7.5 %. При большем проценте расхожде­ния необходимо изменить индукцию в стержне, т.е. ЭДС одного витка, что требует пересчета всех обмоток трансформатора.

5.3. Определение тока холостого хода трансформатора

При расчете тока холостого хода трансформатора определяют его активную и реактивную составляющие и выражают их в процентах от номинального тока. Тогда ток холостого хода,%,

,

где активная составляющая тока холостого хода, %,

,

- номинальная мощность трансформатора, В·А;

- реактивная составляющая тока холостого хода трансформа­тора, %,

- полная намагничивающая мощность трансформатора, В·А.

Для плоской трехстержневой магнитной системы трансформатора современной конструкции, изготовленной из холоднокатаной стали, намагничивающая мощность может быть рассчитана по формуле, В·А:

где - коэффициент, учитывающий форму ярма,=1;

-коэффициент, учитывающий расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при сборке,

= 1.02…1.03;

- коэффициент, учитывающий прессовку стержней и ярм при сборке остова,

= 1.04 для трансформаторов мощностью до 630 кВ·А включительно и

=1.06...1.1 - при мощностях от 1000 до 63000 кВ·А;

-коэф­фициент, учитывающий срезку заусенцев, при отсутствии отжига

=1.6; при отжиге =1.1;

- коэффициент, учитываю­щий резку пластин, при отжиге после резки пластин и закатке заусенцев = 1; при отсутствии отжига этот коэффициент зависит от ширины пластин, и значения его лежат в пределах 1,38...1,03;

- коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощ­ности в углах магнитной системы, может быть принят из табл. 5.4. в зависимости от числа косых стыков и числа прямых стыков;

и - удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм, находятся по табл. 5.5 в зависимости от индукций и, определяемых по выражениям (5.1) и (5.2), В·А/кг;

- удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке, зависит от ин­дукции в этом стыке и определяется из табл.5.6, В·А/м²,

- удельная намагничивающая мощность для зазора в прямом стыке, В·А/м², определяется из табл. 5.6 по индукции ;

- площадь сечения зазора косого стыка,

- площадь сечения зазора прямого стыка,

Таблица 5.4

Значение коэффициента для трехфазной магнитной системы из стали 3414

Число стыков			Индукция ,Тл
косых	прямых	1.4		1.45	1.5	1.55	1.6	1.65	1.7
6	-	13.2		14.5	15.9	19	22.2	26	31.2
4	3	16.5		18	20.2	24	29.4	34.5	42.4
-	6	23.1		25	28.8	34	43.8	53	64.8

Таблица 5.5

Удельная намагничивающая мощность для стали 3414 в зависимости от индукции при Гц

В, Тл	1.35	1.4	1.45	1.5	1.55	1.6	1.65	1.7
q, В·А/кг	1.47	1.65	1.77	1.97	2.31	2.8	3.72	5.6

Таблица 5.6

Удельная намагничивающая мощность для зазоров шихтованных магнитных систем

В, Тл	1	1.1	1.2	1.25	1.3	1.35	1.4	1.45	1.5	1.55	1.6
, В·А/кг	600	1100	2500	4450	6400	9200	12000	15550	19500	24700	31500

Полученное значение тока,%, необходимо сопоставить с до­пустимым значением по заданию на расчет трансформатора. Отклоне­ние от заданного значения не должно превышать + 15%.

Потери и ток холостого хода могут быть определены с помощью ЦВМ [11].