Потери в холоднокатаной стали при прямых и косых стыках.

Эти удельные потери рз для холоднокатаной стали приведены в табл. 8.10 и частично 8.9. Индукция для определения рз при прямых стыках принимается равной индукции в стержне для стыков, перпендикулярных оси стержня, и индукции в ярме для стыков, перпендикулярных оси ярма. Для косых стыков следует принимать В_з=В_с/√2, где В_с – индукция в стержне.

Рис. 8.9. Немагнитный зазор: а – в стыковой магнитной

Системе; б – в шихтовой магнитной системе.

Площадь зазора (стыка) П_з принимается для прямых стыков равной активному сечению стержня Пс или ярма Пя, для косых стыков П_з = √2Пс.

Форма сечения ярма может влиять на распределение индукции по сечению ярма и стержня (см. § 2.3). Если число ступеней в сечении ярма равно или отличается на одну-две ступени от числа ступеней в сечении стержня, то распределение индукции в ярме и стержне можно считать равномерным и принять коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма, k_п,я =1,0. Для ярма с соотношением числа ступеней стержня и ярма, равным трем, k_п,я=1,04; равным шести, k_п,я =1,06 и для ярма прямоугольного сечения k_п,я =1,07.

Для прессовки стержней и ярм при сборке остова трансформатора используются его различные конструктивные детали. В зависимости от мощности трансформатора способ прессовки может быть выбран в соответствии с рекомендациями табл. 8,12. В этой же таблице приведены коэффициенты k_п,п и k_т,п для учета влияния прессовки на потери и ток холостого хода.

Таблица 8.12. Способы прессовки стержня и ярма и коэффициенты k_п,п и k_т,пдля учета влияния прессовки на потери и ток холостого хода.

S, кВ·А	Способ прессовки		Сталь отожжена		Сталь не отожжена
	стержня	ярма	kп,п	kт,п	kп,п	kт,п
До 630	Расклинивание С обмоткой	Ярмовые балки без бандажей	1,03	1,045	1,02	1,04
1000-6300	Бандажи из стеклоленты	То же	1,03	1,05	1,025	1,04
10000 и более	То же	Ярмовые балки с бандажами	1,04	1,06	1,03	1,05

Некоторые технологические факторы также оказывают влияние на потери холостого хода. Продольная резка полосы рулона стали на ленты и поперечная резка ленты на пластины приводят к возникновению внутренних механических напряжений в пластинах и увеличению удельных потерь в стали. Это увеличение может быть учтено введением коэффициента k_п,р, который для отожженной стали марок 3404 и 3405 может быть принят равным 1,05 и для неотожженной 1,11. Для отожженной стали марок М4Х и МбХ k_п,р=1,025 и для неотожженной 1,05.

При нарезке пластин из полосы рулона на линии среза образуются заусенцы. Удаление этих заусенцев при помощи ножей приводит к повышению удельных потерь, которое может быть учтено коэффициентом k_п,з: k_п,з =1 для отожженных пластин и 1,02 для неотожженных. Если заусенцы не сняты, то k_п,з = 1,02 и 1,05 соответственно. Для пластин шириной более 0,3-0,4 м k_п,з=1.

Покрытие пластин изоляционной лаковой пленкой увеличивает потери в k_п,л= 1 раз при воздушном охлаждении пластин и в k_п,л=1,04 раза при водяном охлаждении.

Перешихтовка верхнего яма остова при установке обмоток приводит к увеличению потерь, учитываемому коэффициентом k_п,ш. При мощности трансформатора до 250 кВ·А k_п,ш=1,01, при 400-630 кВ·А - 1,02, при 1000-6300 кВ·А - 1,04-1,08 и при 10000 кВ·А и более - 1,09. Шихтовка магнитной системы в одну или две пластины в слое влияет на удельные потери и учитывается в табл. 8.10. В связи с необходимостью учета увеличения потерь в холоднокатаной стали в углах ярм, т. е. в частях ярм, заштрихованных на рис. 8.8, б, определение массы стали и потерь в магнитной системе в этом случае удобно производить в следующем порядке.

Масса стержней определяется по (8.11) (для ярма е прямоугольной формой сечения G_c''=0), и потери в них рассчитываются, как обычно, по индукции стержня и табличным данным удельных потерь рс для стали применяемой марки.

Масса ярм разделяется на две части. Масса стали частей, заштрихованных на рис. 8.8, для трехфазного трансформатора равна шестикратной и для однофазного трансформатора - четырехкратной массе угла G_y, определяемой по (8.5), (8.6) или (8.7). Масса стали незаштрихованных частей определяется как разность G'_я – 4Gy для трехфазного и G'_'я – 2G_y для однофазного трансформатора. Следовательно, полная масса стали двух ярм может быть представлена для трехфазного трансформатора в виде

(8.31)

для однофазного – в виде

(8.31а)

В той части массы стали ярм, которая определяется разностью, в правой части (8.31), возникают потери, определяемые обычным путем по индукции в ярме и удельным потерям р_я. В массе стали углов помимо потерь, определяемых таким же путем, возникают добавочные потери, зависящие от прямой или косой формы стыков пластин стержней и ярм.

Для плоской трехфазной шихтованной магнитной системы современной трехстержневой конструкции с взаимным расположением стержней и ярм по рис. 2.5,д, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, с прессовкой стержней расклиниванием с внутренней обмоткой или бандажами, а ярм ярмовыми балками или балками с полубандажами, не имеющей сквозных шпилек в стержнях и ярмах, потери холостого хода могут быть рассчитаны по (8.32). Такая магнитная система имеет четыре угла на крайних и два на средних стержнях.

(8.32)

Коэффициент увеличения потерь в углах может быть найден по формуле

Он зависит от формы стыков в углах крайних k_п,у,кр и средних k_п,у,ср стержней магнитной системы, коэффициенты для которых определяются по табл. 8.11. Значения k_n,y, рассчитанные для различных сочетаний формы стыков приведены в табл. 8,13.

Таблица 8,13. Значения коэффициента kп,у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали разных марок при В =0,9÷1,7 Тл и f=50 Гц.

Число углов со стыками		Марка стали и ее толщина
косыми	прямыми	3412, 0,35мм	3413, 0,35мм	3404, 0,35мм	3404, 0,30мм; 3405, 0,35мм	3405, 0,30мм	М6Х, 0,35мм	М4Х, 0,28мм
Трехфазная магнитная система (три стержня)
6	-	7,48	7,94	8,58	8,75	8,85	8,38	9,10
5*	1*	8,04	8,63	9,38	9,60	9,74	9,16	10,10
4	2	8,60	9,33	10,18	10,45	10,64	9,83	11,10
-	6	10,40	11,57	12,74	13,13	13,52	12,15	14,30
Однофазная магнитная система (два стержня)
4	-	4,60	4,88	5,28	5,40	5,44	5,16	5,60
-	4	6,40	7,18	7,84	8,08	8,32	7,48	8,80

*Комбинированный стык по рис.2.17,в.

Выражение Σр_зn_зП_з определяет потери в зоне стыков пластин магнитной системы с учетом числа стыков различной формы, площади зазора П_з для прямых и косых стыков, индукции в зазоре В_з и удельных потерь рз при этой индукции по табл. 8.10 и частично 8.9.

Для однофазного трансформатора со стержневой магнитной системой по рис, 2.5, а формула .(8.32) превращается в формулу ,(8.32а)

(8.32а)

где k_п,у=4k_п,у,кр и может быть принят по табл. 8.13. При проведении предварительного расчета по обобщенному методу гл. 3 желательно иметь для определения потерь холостого хода более удобную на этом этапе расчета, но достаточно точную формулу. Произведение коэффициентов, стоящих в (8.32), с учетом того, что потери в зоне зазоров, определяемые как Σр_зn_зП_з, составляют от 2 до 4 % полных потерь холостого хода и могут быть учтены соответствующим коэффициентом, может быть рассчитано в соответствии с предыдущими указаниями данного параграфа и заменено одним коэффициентом k_п,д. В этом случае по (8.32) получаем

(8.33)

где k_п,д - коэффициент, учитывающий добавочные потери, вызванные резкой стали, снятием заусенцев, прессовкой магнитной системы и перешихтовкой верхнего ярма, а также потери в зоне зазора, можно принять по табл. 8.14.

Таблица 8.14. Коэффициент добавочных потерь kп,д в (8.33) для стали марок 3404 и 3405.

S, кВ·А	До 250	400-630	1000-6300	10000 и более
Пластины отожжены	1,12	1,13	1,15	1,20
Пластины не отожжены	1,22	1,23	1,26	1,31

Примечания: 1.Для стали марок М4Х и М6Х можно принять те же коэффициенты.

2.При прямоугольной форме поперечного сечения ярма коэффициент, полученный из таблицы, умножить на 1,07.

Следует заметить, что толщина электротехнической стали, из которой будет собрана магнитная система, согласно ГОСТ 21427-83 может отличаться от расчетной в пределах ±(6,5÷8,5)% для холоднокатаной и ± (8,5÷10)% для горячекатаной стали. Эти отклонения могут вызвать некоторое изменение коэффициента заполнения и индукции в магнитной системе, что в свою очередь приведет к отклонению действительных потерь холостого хода от расчетных.

Отклонение действительных потерь в готовом трансформаторе от расчетных может быть также следствием нестабильности качества стали, большего или меньшего увеличения потерь вследствие механических воздействий при заготовке пластин и сборке системы и других причин. Влияние этих факторов может складываться или вычитаться, но, как правило, в правильно рассчитанном трансформаторе отклонение действительных потерь от расчетных составляет в среднем не более ±(5÷8)%. Учитывая эти отклонения, в тех случаях, когда предельное значение потерь холостого хода трансформатора задано, расчетные потери следует выдерживать в пределах нормы ГОСТ или технических условий плюс половина допуска.

Рис. 8.10. Распределение индукции в стыковой