ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 270
Скачиваний: 1
С некоторым приближением (4-49) можно применять также для тонких стальных листов, вводя по мере на добности проницаемость р, под знак интеграла. Как сле
дует из рис. 4-10, при |
kd>3 коэффициент £ практически |
||
равен |
единице. |
|
|
В |
случае стальных |
элементов с толщиной |
стенок, |
большей двукратной |
глубины проникновения |
(£«*1), |
можно пользоваться приближенной формулой для по терь активной мощности
|
|
|
(4-50) |
|
А |
|
|
где Л — полная площадь внешней |
поверхности |
иссле |
|
дуемого элемента; а р « 1 , 4 — коэффициент, учитывающий |
|||
нелинейность стали |
(§ 7-2); Hms — максимальное |
значе |
|
ние напряженности |
магнитного поля на поверхности (мо |
||
дуль). |
|
|
|
Формулы (4-49) |
и (4-50), а также |
(4-29) используют |
ся в дальнейшем для определения потерь от вихревых токов в электротехнической стали (§ 6-2).
4-5. ЭКРАНИРОВАНИЕ БАКОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Сильные поля рассеяния, вызывающие потери и местные перегревы неактивных конструкционных деталей, явля
ются |
причиной того, что в настоящее время практически |
|
не |
строят |
мощных трансформаторов (свыше 70— |
100 MB - А) |
без магнитного или электромагнитного экра |
|
нирования |
баков. Такие экраны применяют также и |
в трансформаторах меньших мощностей, которые обла дают более сильными и сосредоточенными в определен ных местах полями рассеяния (например, печные транс форматоры, автотрансформаторы и т. п.).
Отсутствие экранов в мощных трансформаторах и особенно автотрансформаторах могло бы вызвать боль шие добавочные потери и перегрев бака [Л. 4-20]. При выборе вида экрана следует руководствоваться, помимо прочих данных, их влиянием на изменение распределе ния потока рассеяния в пределах обмоток и особенно радиальной составляющей индукции.
Магнитные экраны иногда более эффективно защи щают бак, чем электромагнитные экраны [Л. 10-22, 4-20]. Но они вызывают увеличение радиальной составляющей
185
шагнитного поля рассеяния во внешней обмотке. Это вы зывает увеличение добавочных потерь и усилий корот кого замыкания от радиальной составляющей во внеш ней обмотке.
В случае электромагнитных экранов (Си И Л И А1) по тери в баке могут быть несколько большими, чем в слу чае магнитных экранов, но зато они ослабляют радиаль ную составляющую поля рассеяния и уменьшают доба
вочные потери от этой |
составляющей во внешней обмот |
|
ке [Л. 4-20]. Действие |
экранов на внутреннюю обмотку |
|
более слабое и прямо |
противоположное описанному. |
|
1. Магнитное экранирование |
баков |
Магнитные экраны применяют в последнее время для за щиты баков трансформаторов (вплоть до самых круп ных). Иногда их предпочитают электромагнитным экра нам [Л. 1-22]. Они закрепляются на внутренней боковой поверхности бака в виде пакетов листовой трансформа торной стали, где играют роль магнитных шунтов (см. § 4-2). Высота экрана может приблизительно равняться высоте окна магнитопровода трансформатора или быть больше окна.
На рис. 4-11 показаны схема распределения потока рассеяния в зоне обмоток трансформатора и схема за мещения для расчета этого распределения [Л. 4-12]. Как вытекает из рисунка, значение результирующего потока рассеяния Ф р определяется практически магнитным со противлением RB междуобмоточного зазора. Сопротив ление это значительно превышает остальные соединенные последовательно магнитные сопротивления. Его можно рассчитать с помощью следующих простых формул:
/?в=*Ля/(|хоб'), |
(4-51) |
где 6'= 6 + {ai + a2)[2;
hn = b/kR>b; А л « 1 —(at + a 2 + a ) / ( n 6 ) < l
— коэффициент Роговского.
Распределение потока рассеяния Ф р между сердечни ком Фс и баком Фб определяется в основном магнитным сопротивлением воздушного пространства между этими поверхностями и воздушным зазором б. В первом при ближении можно принять (для трансформатора Ь^> > a c + a6 )
Фс/Ф<$=#<$//?<, » а б / а с . |
(4-52) |
186
Магнитный поток Ф б практически не зависит от свойств магнитного материала стенок бака. Следователь но, можно считать, что к экранируемому баку относится п. 2 § 4-2.
Толщину магнитного экрана следует выбирать такой, чтобы поток Фб не насыщал его (уменьшение относи
|
|
|
|
сь |
|
|
|
|
ю |
|
Рис. |
4-11. |
|
Схема |
распределения |
потоков |
рассеяния |
||||
в |
трансформаторе. |
|
|
|
|
|
||||
а |
— разрез |
обмоток |
мощного |
трансформатора |
мощностью свыше |
|||||
200 M B • А |
в |
м а с ш т а б е 1 : 10; |
б — схема |
з а м е щ е н и я для |
магнит |
|||||
ных |
потоков; |
в — у п р о щ е н н а я |
схема; Э1 |
и Э2 — возможные маг |
||||||
нитные экраны (поперечный и продольный); |
F m = |
"\fl |
lw — ма |
|||||||
ксимальный |
|
полный |
ток одной из обмоток; |
Ф т , |
Ф т с , |
Ф т б — |
потоки рассеяния соответственно: результирующий, в магнито-
проводе и в баке; RB |
— приведенное |
магнитное |
сопротивление |
||||||||
воздушного |
зазора б; |
RB |
с — ре зуль тирующе е |
магнитное |
сопро |
||||||
тивление воздушного |
пространства |
м е ж д у |
з а з о р о м и магнито- |
||||||||
проводом; |
Rc |
— результирующее магнитное |
сопротивление |
маг- |
|||||||
ннтопроводз |
вместе |
с |
прилегающим |
слоем |
воздуха; |
RHi |
и |
||||
Rn2 — результирующие |
|
магнитные |
сопротивления |
воздушного |
|||||||
пространства |
м е ж д у |
зазором и |
ярмовыми |
балками; |
Д 6 — ре |
зультирующее магнитное сопротивление бака вместе со слоем
воздуха |
м е ж д у обмоткой и баком; Rm — ре зуль тирующее маг |
нитное |
сопротивление стяжных шпилек. |
18?
тельной |
магнитной |
проницаемости ниже значений |
ц,.= |
||||||
= 1000 нежелательно). Из |
(4-51) и (4-52) |
имеем: |
|
||||||
|
Ф р ^ Ф б + Ф с ^V2Iw^b'/hR; |
1 |
|
( 4 |
5 2 а ) |
||||
|
Ф б - |
Ф Р а с /(а б + |
ас ). |
J |
|
|
|
||
При |
аб/а с ^З - ; - 3,5 |
форулы |
(4-52а) |
имеют |
достаточ |
||||
ную практическую точность. При больших |
расстояниях |
||||||||
между |
баком и обмотками |
(трансформаторы |
с наивыс |
||||||
шими |
напряжениями) |
часть |
потока |
Фб |
замыкается |
в масляном слое между баком и обмоткой. Это можно учесть путем введения в правую часть второго из урав
нений |
(4-52а) |
уменьшающего |
коэффициента |
ka = |
|
= \i'dl{ix'd + Ci) = 1 ООО cf/ (1 OOOef + ci), |
где d — толщина |
||||
экрана, |
Ci — толщина упомянутого |
масляного слоя. Если |
|||
эту поправку не учитывать, то получим результат |
с не |
||||
которым |
запасом. |
|
|
|
|
Согласно вышеуказанному можно |
приближенно |
счи |
тать, что магнитный экран не будет насыщаться, т. е. ве
личина |
его относительной |
магнитной проницаемости не |
|||
будет |
меньше fx'=1 000, если |
его толщина |
удовлетворя |
||
ет |
неравенству |
|
|
|
|
|
|
Фб/<з?<;ооо или |
dp>4>[Bim, |
|
|
где |
Bi goo — максимальная |
индукция стали |
экрана, соот |
||
ветствующая проницаемости |
ц'= 1 ООО. Она составляет |
приблизительно 1,4 Т для горячекатаной и 1,7 Т для хо лоднокатаной стали. Эти неравенства не учитывают того,
что в проведении потока |
Фб участвует и |
прилегающий |
к экрану слой массивной |
стали толщиной |
б = V^2/ (соц^у). |
Это также можно считать частью необходимого запаса
при расчете. Учитывая |
(4-52а), получаем, таким |
обра |
|
зом, формулу для наименьшей допустимой толщины |
маг |
||
нитного экрана с точки |
зрения его насыщения: |
|
|
< С н ^ |
1 V l I w * f \ |
(4-526) |
где 5юоо=1,4Т; ц0 = 0,4 я • 10~6 Г/м; б' — из (4-51) и гео метрические размеры по рис. 4-11.
Поверхность экранов должна быть по возможности большой, но не обязательно сплошной вдоль периметра бака. Разрывы вдоль периметра бака можно прибли женно учесть, сравнивая результирующее магнитное со противление экранов и незащищенных поверхностей вну-
тренней стороны бака. Коэффициент уменьшения потерь составляет в этом случае примерно согласно (4-7) и (4-9):
/?.//> |
|
(4-53) |
Re/U -f" Rw^6 |
|
|
|
|
|
где /э — суммарная длина экранов; |
h — периметр |
бака. |
В случае разрывов в экране вдоль периметра |
бака |
|
пользуемся тем же графиком на рис. 4-5, но вместо |
числа |
|
листов cd откладываем приведенное |
значение c'd' = cdx |
|
Xk[h- |
|
|
Магнитные экраны могут вызывать некоторое увели чение индуктивного и уменьшение активного сопротивле
ния нулевой |
последовательности |
трансформатора. |
||
Влияние |
вихревых |
токов и |
насыщения в |
экранах. |
Уравнения |
(4-11) и (4-53) и рис. 4-5 относятся |
к иде |
||
альному экранированию, т. е. к |
такому случаю, |
когда |
магнитный поток направлен исключительно параллельно поверхности листов (проходит вдоль листов экрана).
В действительном трансформаторе чаще всего приме няют листовые экраны, составленные из листов транс форматорной стали, прилегающих к стенке бака. В та
ком случае |
магнитный |
поток |
рассеяния |
проникает |
в экран перпендикулярно |
его |
плоскости, |
индуктируя |
|
в плоскости |
листов вихревые токи. Ввиду значительного |
удельного сопротивления трансформаторной стали вели
чина этих вихревых |
токов не очень |
большая. |
Все же |
||||
они |
вызывают |
некоторое |
увеличение |
потерь |
мощности |
||
в экранируемой |
системе, |
а также |
вытеснение потока, |
||||
в |
результате |
чего |
появляется |
кажущееся |
уменьше |
ние проницаемости экрана. На основании исследований, выполненных на большой модели (рис. 10-2) с размера ми средней плиты 2 мХ0,8 м Х Ю мм, было установлено, что величина такой кажущейся проницаемости (квази проницаемость) может4 быть принята примерно в 3 раза меньше действительной. Опыт показывает, что получен ный таким образом коэффициент экранирования полез но в некоторых случаях увеличить еще на 30—50%.
Подставляя в (4-11) соответственно уменьшенное значение cqd=cd/3~n/3, получаем полуэмпирическую формулу для коэффициента уменьшения потерь мощно сти в баке трансформатора при магнитном экранирова нии листовыми экранами
Рм.л « К • 18/[ (4,2 + п)2 + п\ |
(4-116) |
189