Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

Отсюда находим:

(2-46)

Согласно ГОСТ активные сопротивления обмоток трансформаторов, по которым определяются электрические потери и активные падения напряжения, должны быть приведены к температуре .75 deg; С. Это приведение делаем согласно соотношению

235 -1- 75

к 75 к 235 -1- 9

(2-47)

где Ь - температура обмоток, deg;С, при опыте короткого замыкания. Далее определяем:

(можно принять, что от температуры не зависит) и 2 , = ]/4,5 +X, После этого определяем номинальное напряжение короткого замыкания f/ = / 2 Оно, очевидно,

К J Н К/о

равно напряжению, которое, будучи приложено к одной обмотке трансформатора при замкнутой накоротко его другой обмотке, создаст в обеих обмотках номинальные токи.

Напряжение 6/ =/д2,д выражается в процентах номинального напряжения той обмотки, со стороны которой производились измерения при опыте короткого замыкания:

u = iji.lOOo/ . (2-48)

Процентное значение номинального напряжения короткого замыкания указывается на щитке трансформатора. Оно для нормальных трансформаторов лежит в пределах 5 - Ю/о. Также выражаются в процентах номинального напряжения реактивная и активная составляющие напряжения короткого замыкания:

.=4.1000/,

laquo;75, (-.(УН I

%=-п-lOOVo.

(2-49)

(2-50)

Если числитель и знаменатель правой части равенства (2-50) умножить на и число фаз т, то получим:

.1000/0 =--1000/о, (2-51)

т. е. Ыа в то же время дает процентнЬе значение электрических потерь в обмотках трансформатора или потерь короткого замыкания при номинальных токах.

Значения Г] и гг могут быть измерены при постоянном токе, например при помощи амперметра и вольтметра. Полученные при этом сопротивления будут несколько меньше активных сопротивлений обмоток. Активные сопротивления больше сопротивлений, измеренных при постоянном токе, в 1,03-1,07 раза вследствие наличия вихревых токов в проводниках обмоток и в других металлических частях трансформатора, вызванных полями рассеяния.

Определить отдельно значения xi и Х2 довольно трудно. Практически достаточно найти только х .

2-8. Изменение вторичного напряжения

Вторичное напряжение U2 при нагрузке в общем случае отличается от вторичного напряжения U20 при холостом ходе. Изменение вторичного напряжения при переходе от холостого хода к нагрузке при f/iH = const принято выражать в процентах номинального напряжения.

Полученное значение

Af/o/ fi =.lOOo/ =,

lOOVo

(2-52)

называется процентным изменением напряжения трансформатора. Оно может быть найдено при помощи векторной диаграммы, представленной на рис. 2-23 и соответствующей схеме замещения на рис. 2-24.

При построении диаграммы мы пренебрегли током / , так как он не превышает 5- 10 /о номинального тока (при этом /, = - /2). На диаграмме Д0Л5 - треугольник короткого замыка-

Рис. 2-23. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора (для определения изменения напряжения).

НИЯ СО сторонами ОА = Iz, В А - = /,х, 0В - 1,г. Из точки А мы опустили перпендикуляр АС на продолжение вектора-f/ .

Теперь можем написать:

= 1 - (\Ul - АС - ОС) (2-53)

Д(7 =к 1 - (/1 - - т), (2-54)

~ ОС

I АС n = -i-j- и /га =

Так как л составляет в обычных случаях небольшую долю единицы, то можно воспользоваться приближенным равенством /1 - п Л-- . Подставляя в (2-54) приближенное значение ра-Дцкала, получим: Ш - т-{-- в процентах

(2-55)

где /га = /и100и n = n-\QQ. Значения и можно найти при помощи гра-

фического построения, представленного на рис. 2-25. Здесь ОАВ - треугольник короткого замыкания, стороны которого выражены в процентах от номинального напряжения:

ОА-К; вК-К 0А=Р а.

(2-56)

(2-57)

значения и и и

рассчитываются по (2-48), (2-49) и (2-50). На гипотенузе ОА как на диаметре построим окружность Проведем линию ОС под заданным углом к катету ОВ до пересечения с этой окружностью. Отсюда найдем искомые значения /га и л

Непосредственное определение Д6/ из рис. 2-23 не может быть точным, так как отрезки ОС, АС во много раз меньше t/, vi U\ . На основе рис. 2-25 может быть получена формула для W/a, рекомендованная ГОСТ на трансформаторы.

Из рис. 2-25 и равенств (2-56) имее.м:

laquo;к = ОС = OBcos lt;?, + ВА sin

= Kcos?2 + P pSin4 gt;2; (2-58)

п = АС = А D -CD =

к к к к к к к

= рЫрСОз lt;Рз -usintp. (2-59)

Подставляя найденные значения и в (2-55), получим искомую формулу;

Vo = Р ( а COS 9, + Up sin lt;?,) + .2 (Цр COS У; - laquo;3 sin 2)2

(2-60)

При многих практических расчетах можно пренебречь вторым слагаемым,

I, = -I

Рпс. 2-24. Упрощенная схема замещения (для определения изменения напряжения).

Pilc. 2-25. Диаграмма для определения и п.

так как оно по сравнению с первым слагаемым незначительно.

При помощи диаграммы, приведенной на рис. 2-25, или при помощи фор-

cos jo =0,7

О -1--2-

ОЛ Q6 0,8 W

соъу=0,? (ГгО)

Рис. 2-26. Кривые ЛУУо = f (?) при cos ip2=const,

мулы (2-60) определяются важные в практическом отнощении кривые, выражающие зависимости At/% от

P = /l lii = /2/2n при С05ф2 = С0Пз1 и

At/% от COS ф2 при p = const. Указан-

Wo Ws W/O.Z о

Рис. 2-27. Кривая ДУ/о =/.; cos raquo; при J=const.

ные кривые приведены на рис. 2-26 и 2-27. Здесь отрицательные значения AU% при работе трансформатора с опережающим током соответствуют повышению напряжения при переходе от холостого .хода к нагрузке (ср. с рис. 2-16).

Наибольшее значение AU% получается при cos ф2 = со5 фи, что следует из рис. 2-23.

2-9. Потери и коэффициент полезного действия

При работе трансформатора в нем возникают потери-магнитные и электрические.

Магнитные потери, или потери в стали Рс, принимаются, как отмечалось, равными потерям холостого хода Ро. Они зависят от частоты тока, от индукций Sf. в стержне; и Вя в ярме сердечника, а также от весов стерж-, ней и ярм. Для уменьшения магнитных потерь и реактивной составляющей тока холостого ходи сечение ярма берут несколько больше (на 5-10%) сечения стержня. Потери Ро приблизительно пропорциональны квадрату индукции (В) н частоте тока в степени 1,3 iP).

Электрические потери, или потери короткого замыкания, пропорциональны квадрату тока.

Коэффициент полезного действия (к. п. д.) трансформатора имеет высокие значения: от 0,96 при S=:5 ква до 0,995 при номинальной мощности, составляющей десятки тысяч киловольт-ампер. Поэтому определение его непосредственным методом по формуле

= (2-61)

где Р, - полезная (вторичная) мощность; Р,-затраченная (первичная) мощность, практически не может дать точных результатов.

Так как потери в трансформаторе невелики, то следует определять к. п. д. трансформатора косвенным методом и пользоваться при этом формулой

mUli cos 92

тиг cos -f mllry -f

(2-62)