Уменьшение размеров модели достигается путем увеличения частоты. Это вызывает одновременный рост токов смешения, про текающих в межвитковых емкостях и емкостях относительно земли. Поэтому, учитывая критерий 11ь не следует слишком сильно умень шать размеры модели при одновременном увеличении частоты, так как это может быть причиной искажения результатов исследований, Обычно для объектов с номинальной частотой 50—500 Гц применяют при моделировании источники с частотой 2 500—10 000 Гц, что при водит к достаточной экономии в силу уменьшения масштаба в не сколько раз {Л. 10-3, 10-6, 10-8].
Целью моделирования могут быть [Л. 10-8]: 1) определение коэффициента пересчета напряжения, подведенного к индуктору модели, на соответствующее напряжение оригинала; 2) определение зависимости между мощностями, потребляемыми нагреваемым телом, экранами, баком и т. п.; 3) определение cos фор, если известно зна чение соБ-фмод; 4) выбор числа витков индуктора.
Если, например, исследуемый объект имеет |
номинальную часто |
ту 500 Гц, а для моделирования |
применялся |
источник |
частотой |
8000 Гц, то согласно (10-14) линейные размеры модели будут: |
\/ml = V W = VuJhv |
= VTW |
= 4, |
(10-14а) |
г. е. в 4 раза меньше размеров оригинала.
Масштаб напряженности магнитного поля определяем из усло вия (10-9в)
тн |
= |
\/VmL |
= |
Vmu |
|
|
т. е. |
Я м о д |
= |
f |
ТбЯо р . |
|
(10-16) |
Из (10-11), полагая |
гг>моД = а>ор |
и |
учитывая (10-19а) |
и (10-16), |
получаем ток возбуждающей |
обмотки |
|
|
|
/М 0 Д = « Я ' И Л Р = VmJ0V |
= /ор/у^б. |
|
(10-17) |
Требуя при этом равенства потерь мощности в возбуждающих |
обмотках |
|
|
|
|
|
|
|
/ 2 м о д # м о д = / 2 о р # о р , |
|
(Ю-18) |
получаем активное сопротивление обмотки модели |
|
|
«ад = - Т И Т Я» = m"- *<* = КТбЯор • |
|
(Ю-19) |
тНт1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
Это же самое значение получим из (10-10), учитывая |
(10-16). |
Благодаря подобию модели и оригинала для индуктивного со |
противления имеем такую же зависимость, как (10-19): |
|
|
|
^мод = |
VTBX0B. |
|
|
(10-20) |
Так как cosy = R / V R 2 |
+ X 2 |
, |
из (10-19) и (10-20) |
вытекает: |
COS фмод = СОЗ фор- |
(10-21) |
Из условия равенства мощности (10-9в) и (10-18) получаем: |
Умод/мод COS |
ф м о д = с / 0 р / о р COS фор- |
|
|
Учитывая (10-17) и (10-21), получаем: |
|
|
|
^Mo« = |
f i 6 £ V |
|
(Ю-22) |
29* |
|
|
|
|
|
|
439 |
Исследования ведутся таким образом, |
что к |
индуктору модели |
подводят любое известнее напряжение U'MOR- |
После достижения |
установившейся температуры модели определяют |
потери мощности |
в индукторе, в кожухе и экранах на основании измерения темпера туры охлаждающей воды и температуры отдельных элементов кон струкции. Вычитая определенные таким путем потери из показаний ваттметров, можно оценить мощность, потребляемую нагреваемым
телом. Найденные таким образом потери и полезная |
мощность рав |
ны действительным потерям и мощности в |
оригинале |
при напряже |
нии |
Vор~0,о£/ мод- |
|
|
|
|
|
|
|
Полезную мощность и потери при номинальном |
напряжении |
определяем на основании |
пересчета |
|
|
|
|
Рном/Я'0 р= (UBOHIU'OJ,)*. |
|
|
(Ю-23) |
Если полученное значение |
не |
равно |
положенной |
мощности, |
то следует изменить число витков индукторов. |
|
|
В случае слишком больших потерь мощности в баке или в экра |
нах эти элементы следует |
отодвинуть |
от индуктора. |
|
|
|
|
|
|
10-3. МОДЕЛИРОВАНИЕ |
|
|
|
|
КОРОТКИХ СЕТЕЙ |
Моделирование является |
одним |
из лучших |
способов проектирования |
и оценки вторичных сетей большого тока в электрических печах. Расчеты и измерения на готовых объектах представляют слишком большие трудности, и они затемняются многочисленными и значи тельными погрешностями. Правильно спроектированная сеть должна, помимо удовлетворения прочим требованиям, обладать возможно большой симметрией, возможно малым реактивным сопротивлением и малыми потерями мощности.
Исходными для пересчета этих величин будут формулы (10-14а), (10-19) и (10-20). Сопротивления контактов, которые играют важную роль в действительных установках, не поддаются моделированию. Поэтому в модели все соединения должны быть сварными. Основную трудность представляют здесь измерения активного и реактивного сопротивлений, а также мощности в установке. Применяют для этой цели специальные схемы, мосты и т. п. [Л. 10-3], которые рассмат риваются в § 10-6.
а)
Рис. 10-1. Наиболее простые схемы преобразовате лей однофазного тока в трехфазный.
Так как генераторы повышенной частоты (2,5—10 кГц) явля ются обычно однофазными, для питания трехфазных моделей приме няют иногда статические преобразователи однофазного тока в трех фазный. На рис. 10-1 показаны два наиболее простых таких пре образователя.
В случае |
трехфазного симметричного приемника [Z, = |
Z2 = |
Z 3 — |
= Z = |
I Z I c , l f (рис. 10-1,я)] так подбирают реактивные 'сопротивле |
ния X' |
и X", |
чтобы |
полные |
сопротивления Zi+jX' |
и Z3+jX" |
|
имели |
одинаковые модули и аргументы соответственно |
+ л/3 и —зт/3. Тогда |
токи / ь /2 , /з, а также напряжения Ut, U2, Us |
на зажимах |
сопротив |
лений Z \ , Z2 , Z3 будут образовывать трехфазные |
системы. При |
|<р|< |
< я / 3 |
одно из добавочных реактивных сопротивлений должно |
|
быть |
индуктивным |
X'=b)L, |
а второе—емкостным |
Х"=1/(ыС). |
Если |
при |
емник |
составлен из |
активных сопротивлений, |
т. е. Z—R (<р = 0), |
сле |
дует принять <oL=l/((oC) = |
V3R. Такое же условие относится |
к схе |
ме на рис. 10-1,6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10-4. |
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ |
|
|
|
|
|
|
И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ |
Моделирование целых трансформаторов можно проводить способом, аналогичным описанному в § 10-2. Однако, если желают учесть влия ние изменения проницаемости, следует принимать во внимание (10-12) и (10-13), что, конечно, усложняет моделирование с измене нием масштабов.
В случае моделирования местных потерь мощности в неустано
вившихся |
режимах |
(§ 10-5) вместо (10-9) |
вводят иногда |
условие |
т'р = \ [Л. |
10-6], что |
при |
т^ = т^ — \ дает |
масштабы тн = т;, т/ = |
= 1/ггс2( и m.iw=m2i. |
Такой способ обладает, однако, погрешностью, |
связанной |
с переменной |
проницаемостью, |
и пригоден в |
основном |
только в случаях очень сильного или очень слабого насыщения сталь ных деталей или для приближенного исследования.
Кроме моделирования, основанного на теории подобия, большое значение может иметь модельное исследование отдельных элементов конструкции путем преобразования определенных конструктивных узлов к более простым формам на основании аналогии в растекании вихревых токов. Можно при этом сохранить критерий (10-12) для стальных элементов. Примером такого решения может служить мо делирование стенок бака однофазного трансформатора (рис. 7-19) с помощью толстой стальной плиты, расположенной между катуш ками (рис. 10-2).
Из сравнения рис. 7-19 и 10-2 вытекает, что вихревые токи, ин дуктированные в обеих поверхностях средней плиты / модели на рис. 10-2, имеют такой же характер путей протекания, как и на внутренней поверхности бака однофазного трансформатора. Крайние плиты 4 служат исключительно для устранения краевых искажений в распределении магнитного потока рассеяния Фг на поверхности плиты.
Если стальная плита модели обладает достаточной толщиной (больше 10 мм), то электромагнитные процессы, происходящие на одной ее поверхности, не оказывают практически влияния на вихре вые токи противоположной поверхности.
После |
соответствующего |
переключения возбуждающей обмотки |
2 можно |
получить модель |
плиты, бесконечно распространяющейся |
в направлении оси X, и с вихревыми токами, |
протекающими только |
в этом направлении. Система такая исследовалась в § 7-4. |
|
Для измерения потерь мощности в средней плите модели была |
применена отдельная потенциальная обмотка S, совпадающая в про |
странстве с возбуждающей токовой обмоткой |
2 и имеющая |
такое |
же число витков, как обмотка возбуждения. |
Подобный метод |
при- |
Рис. 10-2. Схема упрощенной модели для исследования потерь мощности от вихревых токов в баке однофазного трансформатора.
меняют в аппарате Эпштейна. Он позволяет исключить из изме рений потери мощности в меди возбуждающей обмотки (§ 10-6).
Более подробно вопросы физического моделирования электриче ских машин изложены в [Л. 1-7].
10-5. ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ
Естественным дополнением к приведенному в гл. 9 расчетному ме тоду проверки возможности появления местных превышений темпера туры элементов конструкции является лабораторный метод определе ния местных удельных потерь мощности и напряженности магнитного
поля |
Hms |
на поверхности исследуемого |
тела, основанный |
на изме |
рении |
начальных температур исследуемой |
точки в функции |
времени |
(непосредственно после включения или отключения нагрузки). Ме
тод этот |
позволяет |
непосредственно измерять потери мощности |
в данной |
точке, а |
также исследовать их концентрацию в различных |
частях готовых электрических машин, трансформаторов и других электрических устройств большой мощности. Температуру измеряют обычно с помощью термоэлементов (термопар), закрепленных на поверхности исследуемых массивных тел или внутри шихтованных магнитопроводов.
Короткое время самого измерения (не более нескольких минут) дает возможность проведения измерений при больших нагрузках, так
