Определение потерь и тока холостого тока трансформатора

Потери холостого хода трансформатора Рх состоят из потерь в стали сердечника, а также в стальных элементах конструкции остова трансформатора, электрических потерь в первичной обмотке, вызванных током холостого хода, и диэлектрических потерь в изоляции. В силовых трансформаторах диэлектрические потери  и потери от тока холостого хода не учитываются. Потери в элементах конструкции трансформатора при холостом ходе невелики и учитываются вместе с другими добавочными потерями. Таким образом, мощность холостого хода принимается равной потерям мощности в стали магнитопровода.
Потери в стали сердечника разделяются на потери от гистерезиса и вихревых токов. Для горячекатаной легированной стали первые из них составляют 70–80 %, а вторые 30–20 % от полных потерь в стали при толщине листов соответственно 0,5 и 0,35 мм. В холоднокатаной
легированной стали потери на гистерезис составляют 25–35 % и от вихревых токов 75–65 % от полных потерь в стали.
В практике расчета обычно определяют полные потери в стали, не разделяя их, и пользуются при этом экспериментально установленной зависимостью между индукцией и удельными потерями в стали. Данные экспериментального исследования стали сводятся в таблицы или изображаются  кривой удельных потерь
Р = f(B).
Методика расчёта потерь зависит от марки стали, из которой изготовлен магнитопровод.
Если сердечник изготовлен из горячекатаной стали, то методика расчёта проще, чем при изготовлении магнитопровода из холоднокатаной стали.
Так, в случае изготовления сердечника из горячекатаной стали расчёт потерь холостого хода ведётся в следующем порядке:
определяют полную массу стали, кг,
Gст = Gс + Gя ;
потери холостого хода, Вт, по выражению
Ро = Кg(PcGc+PяGя),
где Рс и Ря         –      удельные потери в 1 кг стали стержня и ярма, зависящие от величины индукции Вс и Вя, марки и толщины листов стали и частоты;
Kg – коэффициент добавочных потерь, который может быть принят.
Для трансформаторов с диаметром стержня dст до 20 см Kg =1,0¸1,01; dст = 20¸30 см – Kg = 1,02¸1,05; dст = 30¸50 см – Kg = 1,05¸1,1;
dст более 50 см – Kg = 1,07¸1,15.
Индукция в стержне Вс, Тл, в ярме Вя, Тл, определяется для окончательного установленных значений Пс и Пя
Вс =  ;  Вя = Вс .
Значения Рс и Ря для различных значений индукции и марки стали могут быть взяты из табл. 1 для сталей горячей прокатки.
Активная составляющая тока, А, холостого хода
Iоа =   или в процентах Iоа =  ,
где    Ро –  потери холостого хода, Вт; S – мощность трансформатора, кВА.
Расчет реактивной намагничивающей составляющей тока холостого хода усложняется наличием  в магнитной цепи трансформатора немагнитных зазоров.

Таблица 1

Удельные потери в стали р и в зоне шихтованного стыка рз 
горячекатаной стали марок 1512 и 1513 и холоднокатаной стали
марок 3411, 3412 толщиной 0,35 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	Горячекатаная сталь		Холоднокатаная сталь
	р, Вт/кг		р, Вт/кг			рз, Вт/м²
	1512	1513	3411	3412	3413	3411,3412,3413
0,60	0,515	0,450	–	–	–	–
0,70	0,605	0,524	–	–	–	–
0,80	0,76	0,656	–	–	–	–
0,90	0,962	0,836	0,662	0,582	0,503	–
1,00	1,20	1,05	0,80	0,70	0,60	80
1,10	1,46	1,29	0,95	0,825	0,71	120
1,20	1,76	1,56	1,12	0,97	0,83	175
1,30	2,09	1,85	1,31	1,13	0,97	250
1,40	2,45	2,17	1,52	1,29	1,13	350
1,45	2,63	2,34	1,64	1,40	1,22	425
1,50	2,80	2,50	1,75	1,50	1,30	500
1,60	–	–	2,07	1,79	1,55	650
1,65	–	–	2,29	2,00	1,73	725
1,70	–	–	2,50	2,20	1,90	800
1,80	–	–	3,00	2,72	2,00	850
1,90	–	–	3,95	3,58	3,15	860

Примечание. Добавочные потери в зоне шихтованного стыка для горячекатаной стали не учитываются.

При расчете намагничивающей мощности сердечник трансформатора разбивается на три участка – стержни, ярма, зазоры –, и для каждого из этих участков подсчитывается требуемая намагничивающая мощность.
Полная намагничивающая мощность трансформатора, ВА, для сердечника из холоднокатаной стали при «косых стыках» может быть выражена следующей формулой:
Qx = gxcGc+gхяGя+nзgхзПс ,
где    gxc и gхя     –       удельные намагничивающие мощности для стержня и ярма, определяется по табл. 2, ВА/кг; nз     –       число воздушных зазоров (стыков) в сердечнике; gхз –       удельная намагничивающая мощность ВА/см², для воздушных зазоров, определяемая при «прямых стыках», для индукции в стержне по табл. 2; Пс    –       активное сечение стержня, см².

 

Таблица 2
Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне
шихтованного стыка qздля горячекатаной стали марок 1512 и 1513
и холоднокатаной стали марок 3411, 3412 и 3413 толщиной 0,35 мм
при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	Горячекатаная сталь		Холоднокатаная сталь
	q, ВА/кг	q3, ВА/м²	q, ВА/кг			q3, ВА/м²
	1512-1513	1512-1513	3411	3412	3413	3411, 3412,3413
0,70	2,25	1 250	–	–	–	–
0,80	2,75	1 880	–	–	–	–
0,90	3,50	3 030	–	–	–	–
1,00	4,60	4 910	1,45	1,22	1,00	1 660
1,10	6,50	7 760	1,91	1,53	1,25	2 220
1,20	10,00	11 760	2,44	2,02	1,57	2 270
1,30	15,70	17 220	3,17	2,51	2,00	5 550
1,40	25,80	24 570	4,47	3,55	2,70	11 100
1,45	33,40	29 650	5,43	4,30	3,22	13 900
1,50	43,50	34 200	6,75	5,30	3,85	16 700
1,55	–	–	9,65	7,10	4,85	21 700
1,60	–	–	14,25	10,00	6,20	26 600
1,65	–	–	23,20	15,70	9,00	34 600
1,70	–	–	38,30	27,00	14,00	44 400
1,75	–	–	75,30	52,00	25,60	59 400
1,85	–	–	150,00	110,00	50,00	76 000
1,90	–	–	–	830,0	350,0	140 000

Примечание. Значения qз даны для шихтовки слоями в две пластины

В сердечниках с «косыми стыками» при угле наклона около 45о индукция в немагнитном зазоре для определения gхз находится как
Вз =  = 0,71Вс,
а площадь стыка Пс = 1,41Пс.
При расчете намагничивающей мощности для сердечника с «прямыми стыками», собранного из холоднокатаной стали, следует учитывать, что в тех частях сердечника, где направление вектора индукции магнитного потока не совпадает с направлением прокатки листов, магнитная проницаемость стали существенно понижается, и требуемая для создания магнитного потока намагничивающая мощность увеличивается.
В этом случае намагничивающую мощность увеличивают в К раз.
Для различных индукций величина К может быть принята:
В = 1¸1,2 Тл К = 1,8;
В = 1,2¸1,5 Тл                          К = 1,8–3,2;
В = 1,5¸1,6 Тл                          К = 3,2–4;
В = 1,6¸1,7 Тл                          К = 4,0–3,6.
Абсолютное фазное значение реактивной составляющей хода, А,
Iоф = ,  в процентах  Iop = .
Полный ток холостого хода:
абсолютное значение Io = ,
в процентах Io = .
Полученное значение тока холостого хода не должно отличаться от заданного или нормы государственного стандарта более, чем на 15 %.
Коэффициент полезного действия трансформатора
) 100 % .
Для плоской трёхфазной шихтованной магнитной системы современной трёхстержневой конструкции с взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, с прессовкой стержней, расклиниванием с внутренней обмоткой или бандажами, а ярм ярмовыми балками или балками с полубандажами, не имеющими сквозных шпилек в стержнях и ярмах, потери холостого хода могут быть рассчитаны по (1).
.  (1)
Такая магнитная система имеет четыре угла на крайних и два на средних стержнях.
Коэффициент увеличения потерь в углах может быть найден по формуле
.
Он зависит от формы стыков в углах крайних  и средних   стержней магнитной систем, коэффициенты для которых определяются по таблицам. Значения , рассчитанные для различных сочетаний формы стыков приведены в табл. 3.
Выражение åрзnзПз определяет потери в зоне стыков пластин магнитной системы с учётом числа стыков различной формы, площади зазора П3 для прямых и косых стыков, индукции по табл. 10 и частично 9.
Коэффициенты  и  определяются по табл. 5., а коэффи-циент  для различных вариантов прямых и косых углов – по табл. 6.
Коэффициент добавочных потерь  определяется по табл. 7.
Удельные потери в стали, в зависимости от величин магнитной индукции и марки стали, приведены соответственно в табл. 4.
Согласно ГОСТ 11677-85 для потерь холостого хода в готовом трансформаторе установлен допуск +15 %. Таким образом, в расчёте следует выдержать потери холостого хода в пределах нормы соответствующего государственного стандарта плюс 7,5 %.

 

Таблица 3

Коэффициент Кп.у, учитывающий увеличение потерь в углах магнитной системы, для стали разных марок при косом и прямом стыках для
диапазона индукций В = 0,9÷1,7 Тл при  f = 50 Гц

Стык 3412, 0,35 мм 3413, 0,35 мм 3404, 0,35 мм 3404, 0,30 мм; 3405, 0,35 мм 3405, 0,30 мм М6Х, 0,35 мм М4Х, 0,28 мм Косой 1,15 1,22 1,32 1,35 1,36 1,29 1,40 Прямой 1,60 1,78 1,96 2,02 2,08 1,87 2,02

Примечания: 1. При индукции В = 1,8 Тл коэффициент, полученный из таблицы, умножить при косом стыке на 0,96, при прямом на 0,93; при В = 1,9 Тл – на 0,85 и 0,67  соответственно. 2. При комбинированном стыке на среднем стержне принимать Кп.у = (К´п.у+ К˝п.у)/2.

Таблица 4
Удельные потери в стали р и в зоне шихтованного стыка рз
для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 по ГОСТ 21427-83
и для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х
толщиной 0,35,  0,30  и 0,28 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

р, Вт/кг					рз, Вт/м²
В, Тл	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,30 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
0,20	0,028	0,025	0,023	0,018	25	30
0,40	0,093	0,090	0,085	0,069	50	70
0,60	0,190	0,185	0,130	0,145	100	125
0,80	0,320	0,300	0,280	0,245	170	215
1,00	0,475	0,450	0,425	0,370	265	345
1,20	0,675	0,635	0,610	0,535	375	515
1,22	0,697	0,659	0,631	0,555	387	536
1,24	0,719	0,683	0,652	0,575	399	557
1,26	0,741	0,707	0,673	0,595	411	578
1,28	0,763	0,731	0,694	0,615	423	589
1,30	0,785	0,755	0,715	0,635	725	620

Продолжение табл. 4

р, Вт/кг					рз, Вт/м²
В, Тл	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,30 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
1,32	0,814	0,779	0,739	0,658	448	642
1,34	0,843	0,803	0,763	0,681	461	664
1,36	0,872	0,827	0,787	0,704	474	686
1,38	0,901	0,851	0,811	0,727	497	708
1,40	0,930	0,875	0,935	0,750	500	730
1,42	0,964	0,906	0,860	0,778	514	754
1,44	0,998	0,937	0,869	0,806	526	778
1,46	1,032	0,968	0,916	0,834	542	802
1,48	1,066	0,999	0,943	0,862	556	826
1,50	1,100	1,030	0,970	0,890	570	850
1,52	1,034	1,070	1,004	0,926	585	878
1,54	1,168	1,110	1,038 1,074	0,962	600	906
1,56	1,207	1,150	1,112	1,000	615	934
1,58	1,251	1,190	1,150	1,040	630	962
1,60	1,295	1,230	1,150	1,080	645	990
1,62	1,353	1,278	1,194	1,132	661	1017
1,64	1,411	1,326	1,238	1,184	677	1044
1,66	1,472	1,380	1,288	1,244	695	1071
1,68	1,536	1,440	1,344	1,312	709	1098
1,70	1,600	1,500	1,400	1,380	725	1125
1,72	1,672	1,560	1,460	1,472	741	1155
1,74	1,744	1,620	1,520	1,564	757	1185
1,76	1,824	1,692	1,588	1,660	773	1215
1,78	1,912	1,776	1,664	1,760	789	1245
1,80	2,000	1,860	1,740	1,860	805	1275
1,82	2,090	1,950	1,815	1,950	822	1305
1,84	2,180	2,040	1,890	2,040	839	1335
1,86	2,270	2,130	1,970	2,130	856	1365
1,88	2,360	2,220	2,060	2,220	873	1395
1,90	2,450	2,300	2,150	2,400	890	1425
1,95	2,700	2,530	2,390	2,530	930	1500
2,00	3,000	2,820	2,630	2,820	970	1580

Примечания:  1. Удельные потери для стали марки 3405 толщиной 0,35 мм принимать по графе для стали 3404 толщиной 0,30 мм. 2. Удельные потери для стали М6Х толщиной 0,35 мм принимать по графе для стали 3404 той же толщины.
3. В двух последних графах приведены удельные потери р3, Вт/м², в зоне шихтованного стыка при шихтовке слоями в одну и две пластины одинаковые для всех марок.

Таблица 5

Способы прессовки стержня и ярма и коэффициенты К  и  
для учёта влияния прессовки на потери и ток холостого хода

S, кВА	Способ прессовки		Сталь отожжена		Сталь не отожжена
	стержня	ярма
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

Таблица 6
Значения коэффициента  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 её толщина
косыми	прямыми	3412, 0,35 мм	3413, 0,35 мм	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм 3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм
Трёхфазная 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

Примечание. * — Комбинированный стык

Таблица 7
Коэффициент добавочных потерь  в (1) для стали
марок 3404 и 3405

S, кВА	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.

Полная намагничивающая мощность трансформатора с плоской магнитной системой из анизатропной холоднокатаной стали может быть рассчитана по формуле
,
где ,  и  – масса стали стержней и отдельных частей ярм, определённых так же, как и при расчёте потеть холостого хода, кг;
 – удельные намагничивающие мощности, определяемые по
табл. 8 и 9, ВА/кг;  – удельная намагничивающая мощность, определяемая по табл. 8 и 9 по индукциям для косых и прямых стыков, ВА/м²; Пз – площадь зазора, м²;  – коэффициент, учитывающий резку полосы рулона на пластины,
для отожженной стали марок 3404 и 3405  = 1,18;
для неотожженной – 1,49;
для стали марок М4Х и М6Х – соответственно 1,11 и 1,25.
 – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусениц,
для отожженных пластин  = 1;
для неотожженных пластин – 1,01;
если заусеницы не сняты, то  = 1,02 и 1,05.
 – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах, он принимается по табл. 10;
 – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма,
для ярма многоступенчатого сечения  =1;
при соотношении числа ступеней стержня и ярма равном трём  = 1,04;
при соотношении равном шести  = 1,06;
для прямоугольного ярма  = 1,07.
 – коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы, определяется по таблице 5.;
 –коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма, равный
1,01 при мощности трансформатора до 250 кВА;
1,02 – при мощности 400 – 1000 кВА;
1,04 — 1,05 – при мощности 1000 – 6300 кВА;
1,09 – при мощности 10000 и более.
Коэффициент  определяется по табл. 11. и 12.

Таблица 8
Полная удельная намагничивающая мощность в стали q  и в зоне
шихтованного стыка qз для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	q, ВА/кг				qз, ВА/м²
	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	3404	3405
0,20	0,040	0,040	0,039	0,038	40	40
0,40	0,120	0,117	0,117	0,115	80	80
0,60	0,234	0,230	0,227	0,223	140	140
0,80	0,375	0,371	0,366	0,362	280	280
1,00	0,548	0,540	0,533	0,525	1 000	900
1,20	0,752	0,742	0,732	0,722	4 000	3 700
1,22	0,782	0,768	0,758	0,748	4 680	4 160
1,24	0,811	0,793	0,783	0,773	5 360	4 620
1,26	0,841	0,819	0,809	0,799	6 040	5 080
1,28	0,870	0,844	0,834	0,824	6 720	5 540
1,30	0,900	0,870	0,860	0,850	7 400	6 000
1,32	0,932	0,904	0,892	0,880	8 200	6 640
1,34	0,964	0,938	0,924	0,910	9 000	7 280
1,36	0,996	0,972	0,956	0,940	9 800	7 920
1,38	1,028	1,006	0,988	0,970	10 600	8 560
1,40	1,060	1,040	1,020	1,000	11 400	9 200
1,42	1,114	1,089	1,065	1,041	12 440	10 120
1,44	1,168	1,139	1,110	1,082	13 480	11 040
1,46	1,222	1,188	1,156	1,123	14 520	11 960
1,48	1,276	1,238	1,210	1,161	15 560	12 880
1,50	1,330	1,289	1,246	1,205	16 600	13 800
1,52	1,408	1,360	1,311	1,263	17 960	14 760
1,54	1,486	1,431	1,376	1,321	19 320	15 720
1,56	1,575	1,511	1,447	1,383	20 700	16 800
1,58	1,675	1,600	1,524	1,449	22 100	18 000
1,60	1,775	1,688	1,602	1,526	23 500	19 200
1,62	1,958	1,850	1,748	1,645	25 100	20 480

Окончание табл. 8

В, Тл	q, ВА/кг				qз, ВА/м²
	3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм	3404	3405
1,64	2,131	2,012	1,894	1,775	26 700	21 760
1,66	2,556	2,289	2,123	1,956	28 600	23 160
1,68	3,028	2,681	2,435	2,188	30 800	24 680
1,70	3,400	3,073	2,747	2,420	33000	27000
1,72	4,480	4,013	3,547	3,080	35400	28520
1,74	5,560	4,953	4,347	3,740	37800	30840
1,76	7,180	6,364	5,551	4,736	40800	33000
1,78	9,340	8,247	7,161	6,068	44400	35000
1,80	11,500	10,130	8,770	7,400	48000	37000
1,82	20,240	17,670	15,110	12,540	52000	39800
1,84	28,980	25,210	21,450	17,680	56000	43600
1,86	37,720	32,750	27,790	22,820	60000	47400
1,88	46,460	40,290	34,130	27,960	64000	51200
1,90	55,200	47,830	40,740	33,100	68000	55000
1,95	89,600	82,900	76,900	70,800	80000	65000
2,00	250,000	215,000	180,000	145,000	110000	75000

Примечание. В двух последних графах приведена удельная намагничивающая мощность qз, ВА/м², в зоне шихтованного стыка при шихтовке слоями в две пластины. При шихтовке в одну пластину данные qз, полученные из таблицы, умножить на 0,82 и на 0,78 для стали марки 3405.

Таблица 9

Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка qз для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х толщиной 0,35 и 0,28 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	q, ВА/кг		qз, ВА/м²
	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
			М6Х, М4Х	М6Х	М4Х
0,40	0,126	0,091	80	80	80
0,80	0,390	0,297	280	280	280
1,00	0,585	0,432	900	1000	1100
1,10	0,670	0,507	1900	2200	2500
1,20	0,790	0,597	3700	4000	4400
1,30	0,935	0,716	6000	7400	8400
1,40	1,120	0,872	9200	11400	13400
1,50	1,380	1,075	13800	16600	20000
1,55	1,575	1,250	16200	20000	24000
1,60	1,850	1,560	19200	23500	30000

Окончание табл. 9

	В, Тл		q, ВА/кг				qз, ВА/м²
			М6Х, 0,35 мм		М4Х, 0,28 мм		Одна пластина		Две пластины
							М6Х, М4Х		М6Х		М4Х
1,65		2,340		2,080		22400		27500		36000
1,70		3,530		3,073		26200		33000		44000
1,75		6,350		5,423		32000		39000		54000
1,80		11,500		10,130		37000		48000		64000
1,90		55,200		47,850		55000		68000		86000
1,95		89,000		82,900		65000		80000		100000
2,00		250,000		215,000		75000		94000		115000

 
Таблица 10

Значения коэффициента , учитывающего увеличение
намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а2, для холоднокатаной стали

В, Тл	Ширина пластины второго пакета а2, м
	0,05	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70
0,8–1,00 1,10 и 1,90 1,20 и 1,80 1,30 и 1,70 1,40 и 1,60 1,50	1,30 1,40 1,50 1,70 2,00 3,00	1,25 1,27 1,30 1,38 1,50 2,00	1,20 1,21 1,22 1,25 1,35 1,50	1,17 1,18 1,19 1,21 1,25 1,35	1,15 1,16 1,17 1,18 1,20 1,30	1,14 1,15 1,16 1,17 1,19 1,25	1,13 1,14 1,15 1,16 1,18 1,20	1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,18

 

Таблица 11
Значения коэффициента , учитывающего увеличение
намагничивающей мощности в углах магнитной системы для стали
различных марок при косом и прямом стыках, для диапазона
индукции 0,20¸1,90 Тл при f = 50 Гц

В, Тл	q, ВА/кг		qз, ВА/м²
	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
			М6Х, М4Х	М6Х	М4Х
0,40	0,126	0,091	80	80	80
0,80	0,390	0,297	280	280	280
1,00	0,585	0,432	900	1000	1100
1,10	0,670	0,507	1900	2200	2500
1,20	0,790	0,597	3700	4000	4400
1,30	0,935	0,716	6000	7400	8400

Окончание табл. 11

В, Тл	q, ВА/кг		qз, ВА/м²
	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм	Одна пластина	Две пластины
			М6Х, М4Х	М6Х	М4Х
1,40	1,120	0,872	9200	11400	13400
1,50	1,380	1,075	13800	16600	20000
1,55	1,575	1,250	16200	20000	24000
1,60	1,850	1,560	19200	23500	30000
1,65	2,340	2,080	22400	27500	36000
1,70	3,530	3,073	26200	33000	44000
1,75	6,350	5,423	32000	39000	54000
1,80	11,500	10,130	37000	48000	64000
1,90	55,200	47,850	55000	68000	86000
1,95	89,000	82,900	65000	80000	100000
2,00	250,000	215,000	75000	94000	115000

Примечание. Для стали марок 3412 или 3413 толщиной 0,35 мм при всех значениях индукции и значения  К’т, у (косой стык), полученные из таблицы для стали 3404, умножить на 0,65 или 0,80 и значения К˝т, у (прямой стык) – на 0,56 или 0,78 соответственно.

Таблица 12

Значения коэффициента  для различного числа углов с косыми
и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при f = 50 Гц

Число углов со стыками		Индукция В, Тл
косыми	прямыми	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
Трёхфазная магн. система (три стержня)
6	–	26,0	27,95	27,95	26,0	22,10
5*	1*	32,25	34,83	35,20	33,25	27,85
4	2	38,5	41,7	42,45	40,5	33,66
–	6	58,5	64,7	65,6	64,7	52,0
Однофазная магнитная система (два стержня)
4	–	16,0	17,2	17,2	16,0	13,6
–	4	36,0	39,2	40,4	39,2	32,0

Холостой ход трансформатора, особенности работы силового трансформатора в режиме холостого хода.

Холостой ход трансформатора представляет собой такой режим работы (предельный), когда его вторичная электрическая обмотка разомкнута (не соединена с электрической цепью) и сила тока вторичной обмотки приравнивается нулю (то есть I2 = 0). Наблюдение работы холостого хода трансформатора позволяет определить действительный коэффициент трансформации, силу тока, реальные потери и электрическое сопротивление холостого хода трансформатора.

При работе холостого хода трансформатора его первичную обмотку подключают в электрическую сеть переменного синусоидального тока на некоторое номинальное напряжение U1. Под воздействием подсоединённого электрического напряжения по первичной обмотке трансформатора начинает течь некоторая сила тока (который равен электрическому току холостого хода). Сила тока холостого хода трансформатора равна около 5—10% номинального его значения, а в электрических трансформаторах с малой мощностью (примерно десятки вольт-ампер) может достигать величины в 30% и даже больше номинального рабочего.

Для непосредственного измерения электрического тока холостого хода, которое возникает при подсоединении к первичной обмотке трансформатора напряжения и потребляемой электрической мощности в имеющейся цепь этой обмотки включены различные измерительные электроприборы (вольтметр V, амперметр А и ваттметр W). Вторичная обмотка проверяемого электрического трансформатора, в свою очередь, замкнута на вольтметр, внутреннее сопротивление которого довольно большое, поэтому сила тока на вторичной обмотки трансформатора почти равна нулю.

Сила тока холостого хода трансформатора возбуждает в его магнитопроводе электромагнитный поток, что в свою очередь индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) Е1 и Е2, как в первичной, так и во вторичной обмотках нашего трансформатора. Во вторичной обмотке электрического трансформатора тока нет, а следовательно, не будет и падения электрического напряжения в имеющемся сопротивлении данной обмотки, по этой причине электродвижущая сила (ЭДС) приравнивается действительному напряжению, то есть Е2=1/2. Отсюда следует, что электродвижущая сила (ЭДС) вторичной обмотки трансформатора определяется значениями вольтметра, подключенного в эту обмотку.

Сила тока холостого хода трансформатора, который протекает в его первичной обмотке, весьма мала, если сравнивать с номинальным его значением, поэтому имеющееся падение электрического напряжения во внутреннее сопротивлении первичной обмотки довольно маленькое по сравнению с подключённым электрическим напряжением. Отсюда следует, что подключённое напряжение почти полностью сбалансируется электродвижущей силой (ЭДС) первичной обмотки трансформатора и реальная величина электрического напряжения и электродвижущая сила (ЭДС) приблизительно равны между собой. Значит, при работе холостого хода трансформатора электродвижущая сила первичной обмотки полностью определится действительным показанием вольтметра, который включен в ее электрической цепь.

Для точности нашего измерения при работе холостого хода трансформатора первичной обмоткой является обмотка меньшего электрического напряжения, ну, а вторичной обмоткой — обмотка большего электрического напряжения трансформатора. Для трансформаторной обмотки «НН» рабочий номинальный ток будет по своему значению больше, по сравнению с обмоткой «ВН». Поскольку сила тока холостого хода трансформатора относительно малая и приравнивается к нескольким процентам от номинального, то при работе обмотки «НН» в качестве первичной обмотки трансформатора сила тока холостого хода будет немного больше и даже может быть измерен точно, по сравнению использования обмотки «ВН» в качестве первичной обмотки трансформатора.

Принимая во внимание равенства E1~U1 и E2=U2 коэффициент трансформации возможно будет определить отношением электродвижущей силы либо же количества витков обмоток трансформатора. При холостом ходе трансформатора его действительный коэффициент трансформации будет определиться неким отношением рабочих показателей вольтметров, которые подключены к первичной и вторичной обмотке трансформатора.

Для электрического силового трехфазного трансформатора ещё различают линейный и фазный коэффициент трансформации. Линейный коэффициент трансформации приравнен некоторому отношению линейных электрических напряжений на стороне «ВН» и «НН». Фазный коэффициент трансформации обычно определяет имеющееся соотношение количества намотанных витков обмоток «ВН» и «НН» и приравнен некоторому отношению фазных электрических напряжений.

P.S. Тестирование работы силового трансформатора может много о чём сказать. Зная, как именно работает данная электрическая машина без нагрузки можно судить о тех изменениях в режиме функционирования, что происходят уже с подключёнными устройствами к трансформатору. Понимание общего принципа работы трансформаторов даёт возможность легко их эксплуатировать в различных режимах своего действия, не допуская критических перегрузок, ведущими к преждевременному износу и выходу из строя.

%d0%a2%d0%be%d0%ba%20%d1%85%d0%be%d0%bb%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d0%b3%d0%be%20%d1%85%d0%be%d0%b4%d0%b0%20%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%81%d1%84%d0%be%d1%80%d0%bc%d0%b0%d1%82%d0%be%d1%80%d0%b0%20(%d0%a2%d0%be%d0%ba%20%d1%85%d0%be%d0%bb%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Определение тока холостого хода трансформатора

Электротехника Определение тока холостого хода трансформатора

просмотров — 949

Ток первичной обмотки трансформатора, возникающий при холостом ходе при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, принято называть током холостого хода.

При расчет тока холостого хода трансформатора отдельно определяют его активную и реактивную составляющие.

Активная составляющая тока холостого хода вызывается наличием потерь холостого хода. Активная составляющая тока, А,

I_х.а = Р_х / (mU_ф),

где Р_х – потери холостого хода, Вт; U_ф – фазное напряжение первичной обмотки, В.

Обычно определяют не абсолютное значение тока холостого хода и его составляющих, а их относительное значение по отношению к номинальному току трансформатора i_оа, i_0р, i_о, выражая их в процентах номинального тока.

Тогда активная составляющая, %,

,

или

i_оа = Р_х /(10S),

где S – мощность трансформатора, кВ· А; Р_х – потери холостого хода, Вт.

Расчет реактивной составляющей тока холостого хода усложняется наличием в магнитной цепи трансформатора немагнитных зазоров. При этом расчете магнитная система трансформатора разбивается на четыре участка – стержни, ярма, за исключением углов магнитной системы, углы и зазоры. Для каждого из этих участков подсчитывается требуемая намагничивающая мощность, суммируемая затем по всœей магнитной системе. Также как и потери, реактивная составляющая тока холостого хода зависит от базовых магнитных свойств стали магнитной системы и ряда конструктивных и технологических факторов, оказывающих на эту составляющую существенно большое влияние, чем на потери.

Немагнитные зазоры в шихтованной магнитной системе имеют особую форму – в месте зазора стыки пластин чередуются со сквозными пластинами. Магнитный поток вместе стыка проходит частично через зазор между пластинами и частично – через сосœеднюю сквозную пластину. Индукция в сквозных пластинах в зоне, лежащей против стыков, увеличивается. Вместе с этим происходит местное увеличение потерь и реактивной составляющей тока холостого хода, однако общая намагничивающая мощность для зазора оказывается существенно меньшей, чем при стыке частей стыковой магнитной системы.

В практике расчета намагничивающая мощность для зазоров шихтованных магнитных систем, собираемых из пластин горячекатаной или холоднокатаной стали, определяется для условного немагнитного зазора, по площади сечения стали в данном стыке, ᴛ.ᴇ. по активному сечению стержня или ярма, и по удельной намагничивающей мощности, отнесенной к единице площади активного сечения, q_з, В∙А/м², и определяемой экспериментально для каждой марки стали.

Удельные намагничивающие мощности для стали марок 3404 и 3405 приведены в табл.26.

Таблица 26. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q₃

для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	Марка стали и ее толщина	qз, В∙А/м2
3404, 0,35 мм	3404, 0,30 мм	3405, 0,35 мм	3405, 0,30 мм
1,30 1,32 1,34 1,36 1,38   1,40 1,42 1,44 1,46 1,48   1,50 1,52 1,54 1,56 1,58   1,60 1,62 1,64 1,66 1,68   1,70 1,72 1,74 1,76 1,78   1,80 1,82 1,84 1,86 1,88	0,900 0,932 0,964 0,996 1,028   1,060 1,114 1,168 1,222 1,276   1,330 1,408 1,486 1,575 1,675   1,775 1,958 2,131 2,556 3,028   3,400 4,480 5,560 7,180 9,340   11,500 20,240 28,980 37,720 46,460	0,870 0,904 0,938 0,972 1,006   1,040 1,089 1,139 1,188 1,238   1,289 1,360 1,431 1,511 1,600   1,688 1,850 2,012 2,289 2,681   3,073 4,013 4,953 6,364 8,247   10,130 17,670 25,210 32,750 40,290	0,860 0,892 0,924 0,956 0,988   1,020 1,065 1,110 1,156 1,210   1,246 1,311 1,376 1,447 1,524   1,602 1,748 1,894 2,123 2,435   2,747 3,547 4,347 5,551 7,161   8,770 15,110 21,450 27,790 34,130	0,850 0,880 0,910 0,940 0,970   1,000 1,041 1,082 1,123 1,161   1,205 1,263 1,321 1,383 1,449   1,526 1,645 1,775 1,956 2,188   2,420 3,080 3,740 4,736 6,068   7,400 12,540 17,680 22,820 27,960

При экспериментальных исследованиях стали удельная намагничивающая мощность, отнесенная к 1 кг стали или к 1 м² площади зазора q, может определяться как полная мощность или как ее реактивная составляющая. В табл. 26 приведены значения полной удельной намагничивающей мощности.

Полная намагничивающая мощность трансформатора, В∙А, для магнитной системы может быть определœена из следующего выражения:

Q_x = Q_x.c + Q_x.я + Q_x.з = q_cG_c + q_яG_я + ∑n_зq_зП_з,

Где q_c и q_я – удельные намагничивающие мощности для стержня и ярма, определяемые по табл.26 для холоднокатаной стали в зависимости от соответствующих индукций, В∙А/кг; G_c и G_я – масса стали в стержнях и ярмах, кг; n_з – число немагнитных зазоров (стыков) в магнитной системе; q

з – удельная намагничивающая мощность, В∙А/м², для немагнитных зазоров, определяемая для индукции в стержне по табл.26; П_з площадь зазора, ᴛ.ᴇ. активное сечение стержня или ярма, м².

При расчете тока холостого хода для плоской стержневой шихтованной магнитной системы, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, также как и при расчете потерь холостого хода, приходиться считаться с факторами конструктивными – форма стыков стержней и ярм, форма сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм – и технологическими – резка рулонов стали на пластины, удаление заусенцев, отжиг пластин, покрытие их лаком, прессовка магнитной системы при сборке и перешихтовка верхнего ярма при установке обмоток.

От воздействия этих факторов реактивная составляющая тока холостого хода увеличивается при несовпадении линий магнитной индукции и прокатки стали, а также в результате механических воздействий при заготовке пластин и сборке остова. Отжиг пластин ведет к уменьшению реактивной составляющей тока холостого хода. На токе холостого хода влияние этих факторов сказывается более резко, чем на потерях.

Полный фазный ток холостого хода, А,

I_x = Q_x/(mU_ф).

Относительное значение тока холостого в процентах номинального тока

i₀ = Q_x/10S.

Активная составляющая тока холостого хода, фазное значение, А,

I_x.а = Р_х/(mU_ф)

и в процентах номинального тока

i_оа = Р_х/(10S).

Реактивная составляющая тока холостого хода, А,

I_x.р =

и в процентах номинального тока

i_op =

Полученное значение тока холостого хода должно быть сверено с предельно допустимым значением по ГОСТ, техническим условиям или заданию на расчет трансформатора. Отклонение расчетного значения тока холостого хода от заданного гарантийного не следует допускать более чем на половину допуска разрешенного ГОСТ (по ГОСТ 11677-85 разрешенный допуск +30%).

При расчете тока холостого хода по намагничивающей мощности определяется среднее значение, тока холостого хода для всœех стержней трансформатора. В симметричных магнитных системах, к примеру однофазных, или пространственных, это среднее значение будет совпадать с действительным значением тока холостого хода для каждого стержня.

В несимметричной магнитной системе ток холостого хода в обмотке среднего стержня меньше, чем в обмотках крайних стержней. Током холостого хода трансформатора в этом случае считается среднее значение токов трех фаз.

Читайте также

— Определение тока холостого хода трансформатора

Ток первичной обмотки трансформатора, возникающий при холостом ходе при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, называется током холостого хода. При расчет тока холостого хода трансформатора отдельно определяют его активную и реактивную… [читать подробенее]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА — Студопедия

Ток первичной обмотки трансформатора, возникающий при холостом ходе при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, называется током холостого хода.

При расчете тока холостого хода трансформатора отдельно определяют его активную и реактивную составляющие.

Активная составляющая тока холостого хода вызывается наличием потерь холостого хода. Активная составляющая тока, А,

(8.40)

где Р_х — потери холостого хода, Вт; U_ф — фазное напряжение первичной обмотки, В.

Обычно определяют не абсолютное значение тока холостого хода и его составляющих, а их относительное значение по отношению к номинальному току трансформатора i₀, i_0a,i_0p, выражая их в процентах номинального тока.

Тогда активная составляющая, %,

(8.41)

или

где S — мощность трансформатора, кВ·А; Р_x — потери холостого хода, Вт.

Расчет реактивной составляющей тока холостого хода усложняется наличием магнитной цепи трансформатора немагнитных зазоров. При этом расчете магнитная система трансформатора разбивается на четыре участка — стержни, ярма, за исключением углов магнитной системы, углы и зазоры. Для каждого из этих участков подсчитывается требуемая намагничивающая мощность, суммируемая затем по всей магнитной системе. Так же как и потери, реактивная составляющая тока холостого хода зависит от основных магнитных свойств стали магнитной системы и ряда конструктивных и технологических факторов, оказывающих на эту составляющую существенно большее влияние, чем на потери.

Немагнитные зазоры в шихтованной магнитной системе имеют особую форму — в месте зазора стыки пластин чередуются со сквозными пластинами (см. рис. 8.9, б). Магнитный поток в месте стыка проходит частично через зазор между пластинами и частично — через соседнюю сквозную пластину. Индукция в сквозных пластинах в зоне, лежащей против стыков, увеличивается. Вместе с этим происходит местное увеличение потерь и реактивной составляющей тока холостого хода, однако общая намагничивающая мощность для зазора оказывается существенно меньшей, чем при стыке частей стыковой магнитной системы по рис. 8.9, а.

Таблица 8.16. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q_з для горячекатаной стали марок 1512 и 1513 и холоднокатаной стали марок 3411, 3412 и 3413 толщиной 0,35 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

В, Тл	Горячекатаная сталь	Холоднокатаная сталь
q, В·А/кг	qз, В·А/м2	q, В·А/кг	qз, В·А/м2
1512-1513	1512-1513				3411,3412,
0,70	2,25		-	-	-	-
0,80	2,75		-	-	-	-
0,90	3,50		-	-	-	-
1,00	4,60		1,45	1,22	1,00
1,10	6,50		1,91	1,53	1,25
1,20	10,0		2,44	2,02	1,57
1,30	15,7		3,17	2,51	2,00
1,40	25,8		4,47	3,55	2,70
1,45	33,4		5,43	4,30	3,22
1,50	43,5		6,75	5,30	3,85
1,55	-	-	9,65	7,10	4,85
1,60	-	-	14,25	10,00	6,20
1,65	-	-	23,20	15,70	9,00
1,70	-	-	38,30	27,00	14,00
1,75	-	-	75,30	52,00	25,60
1,80	-	-	150,00	110,0	50,00
1,90	-	-	-	830,0	350,0

Примечание. Значения q_з даны для шихтовки слоями в две пластины.

Таблица 8.17. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q_з для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и f=50 Гц

	В, Тл	Марка стали и ее толщина	qз, В·А/м2
	3404, 0,35мм	3404, 0,30мм	3405, 0,35мм	3405, 0,30мм
0,20	0,040	0,040	0,039	0,038
0,40	0,120	0,117	0,117	0,115
0,60	0,234	0,230	0,227	0,223
0,80	0,375	0,371	0,366	0,362
1,00	0,548	0,540	0,533	0,525
1,20	0,752	0,742	0,732	0,722
1,22	0,782	0,768	0,758	0,748
1,24	0,811	0,793	0,783	0,773
1,26	0,841	0,819	0,809	0,799
1,28	0,870	0,844	0,834	0,824
1,30	0,900	0,870	0,860	0,850
1,32	0,932	0,904	0,892	0,880
1,34	0,964	0,938	0,924	0,910
1,36	0,996	0,972	0,956	0,940
1,38	1,028	1,006	0,988	0,970
1,40	1,060	1,040	1,020	1,000
1,42	1,114	1,089	1,065	1,041
1,44	1,168	1,139	1,110	1,082
1,46	1,222	1,188	1,156	1,123
1,48	1,276	1,238	1,210	1,161
1,50	1,330	1,289	1,246	1,205
1,52	1,408	1,360	1,311	1,263
1,54	1,486	1,431	1,376	1,321
1,56	1,575	1,511	1,447	1,383
1,58	1,675	1,600	1,524	1,449
1,60	1,775	1,688	1,602	1,526
1,62	1,958	1,850	1,748	1,645
1,64	2,131	2,012	1,894	1,775
1,66	2,556	2,289	2,123	1,956
1,68	3,028	2,681	2,435	2,188
1,70	3,400	3,073	2,747	2,420
1,72	4,480	4,013	3,547	3,080
1,74	5,560	4,953	4,347	3,740
1,76	7,180	6,364	5,551	4,736
1,78	9,340	8,247	7,161	6,068
1,80	11,500	10,130	8,770	7,400
1,82	20,240	17,670	15,110	12,540
1,84	28,980	25,210	21,450	17,680
1,86	37,720	32,750	27,790	22,820
1,88	46,660	40,290	34,130	27,960
1,90	55,200	47,830	40,740	33,100
1,95	89,600	82,900	76,900	70,800
2,00	250,000	215,000	180,000	145,000

Примечание. В двух последних графах приведена удельная намагничивающая мощность q_з, В·А/м², в зоне шихтованного стыка при шихтовке слоями в две пластины. При шихтовке в одну пластину данные q_з, полученные из таблицы, умножить на 0,82 для стали марки 3404 и на 0,78 для стали марки 3405.

В практике расчета намагничивающая мощность для зазоров шихтованных магнитных систем, собираемых из пластин горячекатаной или холоднокатаной стали, определяется для условного немагнитного зазора, подобного зазору по рис. 8.9, а, по площади сечения стали в данном стыке, т. е, по активному сечению стержня или ярма, и по удельной намагничивающей мощности, отнесенной к единице площади активного сечения, q_з, В·А/м², и определяемой экспериментально для каждой марки стали.

Удельные намагничивающие мощности для стали марок 3404 и 3405 приведены в табл. 8.17 и для марок М6Х и М4Х — в табл. 8.18. При использовании стали марки 3406 толщиной 0,27 мм можно пользоваться данными для стали М4Х толщиной 0,28 мм в табл. 8.18.

При экспериментальных исследованиях стали удельная намагничивающая мощность, отнесенная к 1 кг стали или к 1 м² площади зазора, q может определяться как полная мощность или как ее реактивная составляющая.

В табл. 8.16-8.18 приведены значения полной удельной намагничивающей мощности.

При расчете тока холостого хода для плоской шихтованной магнитной системы, собранной из пластин горячекатаной стали, не имеющей заметной анизотропии магнитных свойств, намагничивающая мощность для стержней и ярм, включая углы магнитной системы, определяется как произведение соответствующей удельной мощности q_с или q_я находимой для выбранной марки стали и индукции, на массу стали стержней или ярм данной магнитной системы.

Таблица 8.18. Полная удельная намагничивающая мощность в стали q и в зоне шихтованного стыка q_з для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х толщиной 0,35 и 0,28 мм при различных индукциях и f=50 Гц

В, Тл	q, В·А/кг	qз, В·А/м2
М6Х, 0,35мм	М4Х, 0,28мм	Одна пластина	Две пластины
М6Х, М4Х	М6Х	М4Х
0,40	0,126	0,091
0,80	0,390	0,297
1,00	0,585	0,432
1,10	0,670	0,507
1,20	0,790	0,597
1,30	0,935	0,716
1,40	1,120	0,872
1,50	1,380	1,075
1,55	1,575	1,250
1,60	1,850	1,560
1,65	2,340	2,080
1,70	3,530	3,073
1,75	6,350	5,423
1,80	11,500	10,130
1,90	55,200	47,850
1,95	89,000	82,900
2,00	250,000	215,000

Полная намагничивающая мощность трансформатора, В·А, для магнитной системы из горячекатаной стали может быть выражена следующей формулой:

(8.42)

где q_с и q_я — удельные намагничивающие мощности для стержня и ярма, определяемые по табл. 8.16 для горячекатаной стали в зависимости от соответствующих индукций, В·А/кг; G_c и G_я — массы стали в стержнях и ярмах, кг; n_з — число немагнитных зазоров (стыков) в магнитной системе; q_з — удельная намагничивающая мощность, В·А/м², для немагнитных зазоров, определяемая для индукции в стержне или ярме по табл. 8.16; П_з — площадь зазора, т. е. активное сечение стержня или ярма, м².

При расчете тока холостого хода для плоской стержневой шихтованной магнитной системы, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, так же как и при расчете потерь холостого хода, приходится считаться с факторами конструктивными — форма стыков стержней и ярм, форма сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм — и технологическими — резка рулонов стали на пластины, удаление заусенцев, отжиг пластин, покрытие их лаком, прессовка магнитной системы при сборке и перешихтовка верхнего ярма при установке обмоток.

От воздействия этих факторов реактивная составляющая тока холостого хода увеличивается при несовпадении направлений линий магнитной индукции и прокатки стали, а также в результате механических воздействий при заготовке пластин и сборке остова. Отжиг пластин ведет к уменьшению реактивной составляющей тока холостого хода. На токе холостого хода влияние этих факторов сказывается более резко, чем на потерях.

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 с полубандажами, не имеющей сквозных шпилек в стержнях и ярмах, полная намагничивающая мощность может быть рассчитана по формуле

(8.43)

где G_c, С’_я и G_y — массы стали стержней и отдельных частей ярм, определяемые так же, как и при расчете потерь холостого хода, кг; q_c и q_я — удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм по табл. 8.17 и 8.18, В·А/кг; q_з — удельная намагничивающая мощность для зазоров, определяемая по табл. 8.17 и 8.18 по индукциям для прямых и косых стыков аналогично р_з при расчете потерь холостого хода, В·А/м²; П_з — площадь зазора, определяемая так же, как и при расчете потерь холостого хода, м₂; k_т,р — коэффициент, учитывающий влияние резки полосы рулона на пластины; для отожженной стали марок 3404 и 3405 k_т,р=1,18, для неотожженной 1,49; для стали марок М4Х и М6Х — соответственно 1,11 и 1,225; k_т,з — коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев; для отожженных пластин k_т,з=1,0 и для неотожженных 1,01. Если заусенцы не сняты, то соответственно 1,02 и 1,05; k_т,пл — коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы по табл. 8.21; k_т,я — коэффициент, учитывающий форму сечения ярма, k_т,я = 1,0 для ярма многоступенчатого сечения. При соотношении числа ступеней стержня и ярма, равном трем, k_т,я = 1,04; при соотношении, равном шести, k_т,я=1,06; для ярма прямоугольного сечения k_т,я=1,07; k_т,п — коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы по табл. 8.12; k_т,ш — коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма, равный 1,01 при мощности трансформатора до 250 кВ·А; 1,02 при мощностях 400-630 кВ·А; 1,04-1,08 при мощностях 1000-6300 кВ·А и 1,09 при мощностях 10000 кВ·А и более.

Шихтовка магнитной системы в одну или в две пластины в слое учитывается в удельном значении q_з по табл. 8.17 и 8.18. Покрытие пластин изоляционной лаковой пленкой при воздушном охлаждении пластин увеличивает значение q в отношении 1,04 и при водяном охлаждении — в отношении 1,18.

Выражение k_т,у=4k_т,у,кр+2·1,25k_т,y,ср зависит от формы стыков в крайних k_т,у,кр и средних k_т,у,ср стержнях магнитной системы. Соответствующие коэффициенты для косых k’_т,y и прямых k»_т,у стыков пластин для различных марок стали и различных значений индукции от 0,2 до 1,9 Тл приведены в табл. 8.19.

Таблица 8.19. Значения коэффициента k_т,у, учитывающие увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы для стали различных марок при косом и прямом стыках для диапазона индукции 0,20-1,90 Тл при f=50 Гц.

В, Тл	Косой стык, k’т,y	Прямой стык, k»т,у
3404 и 3405, 0,35 и 0,30 мм	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм	3404 и 3405, 0,35 и 0,30 мм	М6Х, 0,35 мм	М4Х, 0,28 мм
0,20	1,3	1,3	1,3	1,8	1,8	1,8
0,60	1,4	1,4	1,4	2,2	2,2	2,2
0,80	1,7	1,7	1,7	2,9	3,0	2,9
1,00	2,2	2,3	2,2	4,5	4,7	4,0
1,20	2,9	3,2	2,8	6,8	7,2	6,0
1,40	4,0	4,4	3,4	9,0	10,4	7,4
1,50	4,3	4,7	3,6	9,8	11,6	8,0
1,60	4,3	5,0	3,5	10,1	12,5	8,1
1,70	4,0	4,7	3,4	9,8	11,6	7,4
1,80	3,4	4,0	2,7	8,0	9,8	6,2
1,90	1,3	1,3	1,3	2,2	2,4	2,0

Примечание. Для стали марок 3412 или 3413 толщиной 0,35 мм при всех значениях индукции значения k’_т,y (косой стык), полученные из таблицы для стали 3404, умножить на 0,65 или 0,80 и значения k»_т,у (прямой стык) – на 0,56 или 0,78 соответственно.

В табл. 8.20 для стали марок 3404 и 3405 приведены значения k_т,у, рассчитанные для зоны индукции от 1,4 до 1,9 Тл.

Таблица 8.20. Значения коэффициента k_т,у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтовой магнитной системы для стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм при f=50 Гц.

Число углов со стыками	Индукция В, Тл
косыми	прямыми	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
Трехфазная магнитная система (три стержня)
	-	26,0	27,95	27,95	26,0	22,10
5*	1*	32,25	34,83	35,20	33,25	27,85
		38,5	41,7	42,45	40,5	33,66
-		58,5	64,7	65,6	64,7	52,0
Однофазная магнитная система (два стержня)
	-	16,0	17,2	17,2	16,0	13,6
-		36,0	39,2	40,4	39,2	32,0

*План шихтовки по рис. 2.17,в.

Для однофазного трансформатора со стержневой магнитной системой по рис. 2.5, а формула превращается в формулу ,(8.43а)

(8.43а)

где k_т,у=4k_т,у,кр для стали марок 3404 и 3405 может быть принят по табл. 8.20.

Для использования в предварительном расчете по методу гл. 3 формула (8.43) может быть преобразована к виду

(8.44)

Для плоской трехфазной шихтованной магнитной системы с многоступенчатой формой сечения ярма с отжигом пластин, нарезанных из стали марок 3404 и 3405, коэффициент k’_т,д=1,20, без отжига пластин 1,55; для стали марок М4Х и М6Х — соответственно 1,13 и 1,36.

Коэффициент k»_т,д при отжиге пластин и без отжига для трансформаторов мощностью до 250 кВ·А равен 1,06, от 400 до 630 кВ·А — 1,06; от 1000 до 6300 кВ·А — 1,07; 10000 и более — 1,15. Для тех же мощностей k_т,пл принимается по табл. 8.21. При прямоугольной форме сечения ярма коэффициент k»_т,д умножить на 1,07.

Таблица 8.21. Значения коэффициента k_т,пл, учитывающего увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а₂ для холоднокатаной стали.

В, Тл	Ширина пластины второго пакета а2, м
0,05	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70
0,8-1,00	1,30	1,25	1,20	1,17	1,15	1,14	1,13	1,12
1,10 и 1,90	1,40	1,27	1,21	1,18	1,16	1,15	1,14	1,13
1,20 и 1,80	1,50	1,30	1,22	1,19	1,17	1,16	1,15	1,14
1,30 и 1,70	1,70	1,38	1,25	1,21	1,18	1,17	1,16	1.15
1,40 и 1,60	2,00	1,50	1,35	1,25	1,20	1,19	1,18	1,16
1,50	3,00	2,00	1,50	1,35	1,30	1,25	1,20	1,18

Удельная намагничивающая мощность q_з определяется по индукции стержня В_с для прямых стыков и по индукции В_с/√2для косых стыков. Сечение зазора П_з=П_с для прямых стыков и П_з=П_с√2для косых стыков; n_з — число немагнитных зазоров с данной формой стыка.

В плоских стыковых магнитных системах из холоднокатаной стали расчет намагничивающей мощности можно вести по (8.43) с заменой последнего слагаемого в квадратных скобках на

(8.45)

где δ_з — немагнитный зазор, δ_з=δ_n+0,0005 м; δ_n — толщина прокладки в стыке, м; u_в — напряжение одного витка обмотки, В.

В стыковой пространственной магнитной системе по рис. 2.6, а и 8.10 большую часть — от 80 до 88 % намагничивающей мощности для всей системы определяют немагнитные зазоры в стыках между стержнями и ярмами.

Рис. 8.12. Схема стыков в пространственной

магнитной системе:1 — верхнее ярмо; 2 – верхний

немагнитный зазор; 3 — немагнитная прокладка;

4 — стержень; 5 — нижний зазор, заполненный

магнитным клеем; 6 — крестообразная немагнитная

прокладка; 7 — нижнее ярмо.

Намагничивающая мощность для зазора существенно зависит от действительного размера зазора, определяемого конструкцией стержней и ярм и технологией их сборки. На рис. 8.12 показана возможная схема организации стыков стержня с нижним и верхним ярмами. Одна из торцовых поверхностей стержня, в данном случае верхняя, при сборке на магнитной плите не имеет гребенчатой формы и может считаться плоской. Вторая торцовая поверхность стержня имеет вид гребенки с высотой выступов, определяемой допуском по длине пластин стержня при резке. Навитые ярма имеют гребенчатые стыковые поверхности. В верхнем и нижнем стыках проложены немагнитные прокладки толщиной 0,1-0,2 мм. Нижний стык стержня и ярма скреплен магнитным клеем с μ=2.

При такой схеме и размерах намагничивающая мощность для всей магнитной системы может быть рассчитана по формуле

(8.46)

где G_c, G_я и G_y — массы стали стержней, ярм и угла, определяемые так же, как при расчете потерь холостого хода, кг; q_с, q_я — удельные намагничивающие мощности, В·А/кг, определяемые по индукциям в стержне B_c(q_c) и ярме B_я(q_я) по табл. 8.16-8.18; q_у — то же для углов при В_у по (8.36) по табл. 8.16-8.18; δ — расчетный немагнитный зазор, который для стыков по рис. 8.12 можно принять δ=0,000175 м для трансформаторов 25-100 кВ·А и δ=0,000225 для трансформаторов 160-630 кВ·А, k»_т,у — коэффициент по табл. 8.19; П_с — сечение стержня, м².

Формула (8.46) без дальнейших преобразований может быть использована при предварительном расчете по методу гл.3.

Для навитой трехфазной пространственной магнитной системы по рис. 2.6, б, так же, как и при расчете потерь холостого хода, для определения полной намагничивающей мощности можно принять

(8.47)

где коэффициент k_т,т=1,15 учитывает ухудшение магнитных свойств стали в результате технологических воздействий на стальную ленту в процессе изготовления магнитной системы и несовершенство отжига; коэффициент k_т,и=1,50 учитывает искажение формы кривой магнитной индукции в магнитной системе; q_c — по табл. 8.16–8.18, В·А/кг; G_ст — полная масса стали магнитной системы.

Полный фазный ток холостого хода для трех рассмотренных конструкций магнитной системы, А,

(8.48)

Относительное значение тока холостого хода в процентах номинального тока

(8.48а)

Активная составляющая тока холостого хода, фазное значение, А,

(8.49)

и в процентах номинального тока

(8.49а)

Реактивная составляющая – соответственно

(8.50)

(8.50а)

Полученное значение тока холостого хода должно быть сверено с предельно допустимым значением по ГОСТ, техническим условиям или заданию на расчет трансформатора. Отклонение расчетного значения тока холостого хода от заданного гарантийного не следует допускать более чем на половину допуска, разрешенного ГОСТ (по ГОСТ 11677-85 разрешенный допуск +30 %).

При расчете тока холостого хода по намагничивающей мощности определяется среднее значение тока холостого хода для всех стержней трансформатора. В симметричных магнитных системах, например однофазных, или пространственных по рис. 2.6, а и б это среднее значение будет совпадать с действительным значением тока холостого хода для каждого стержня.

В несимметричной магнитной системе по рис. 2.5, д ток холостого хода в обмотке среднего стержня меньше, чем в обмотках крайних стержней. Током холостого хода трансформатора в этом случае считается среднее значение токов трех фаз.

Активные реактивные потери — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Активные реактивные потери

Cтраница 1

Активные и реактивные потери, представленные с помощью алгебраических выражений относительно токов.  [1]

Активные и реактивные потери, выраженные с помощью напряжений и проводимостей, представленных в тригонометрической форме.  [2]

Все активные и реактивные потери могут быть выражены в процентах номинальной мощности трансформатора, кеа.  [3]

Все активные и реактивные потери могут быть выражены в процентах от номинальной мощности трансформатора в каа.  [4]

Суммируются средние и расчетные активные и реактивные потери мощности в рабочих трансформаторах, входящих в рассматриваемый узел.  [5]

Ток холостого хода / х характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.  [6]

При определении полной мощности трансформатора необходимо учесть активные и реактивные потери.  [7]

Ток холостого хода r x x характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от ее магнитных свойств, конструкции и качества сборки сердечника и от величины магнитной индукции в сердечнике. Величина тока холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. Как уже отмечалось выше, в современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие величины.  [8]

При электромеханических и тепловых расчетах электрических машин необходимо знать суммарные активные и реактивные потери и эквивалентную глубину проникновения поля в ферромагнитное полупространство. В табл. 4 — 1 приведены формулы для расчета по основным методикам, применяемым в электромашиностроении. Разница в результатах расчетов по указанным формулам значительно больше, чем это кажется по их виду, вследствие существенной разницы в рекомендациях по определению магнитной проницаемости на поверхности массива. Розенберг в [73] — по амплитудному значению Нте; при использовании теории предельного насыщения принято определять це BmnaJHme, где ВтНас 3 / 4 Вте.  [10]

Ператоры электростанций должны обеспечить эти на — грузки, а также активные и реактивные потери мощности в сети. В начале расчета потери в сети можно оценить лишь ориентировочно.  [11]

Эта конструкция позволяет утопить в свод контактные щеки, что сокращает длину рабочего конца электрода и уменьшает активные и реактивные потери.  [12]

Страницы:      1

Ток холостого хода трансформатора в процентах от номинального

Каким должно быть напряжение холостого хода сварочного инвертора?

• 21 декабря
• 2700 просмотров
• комментариев
• 40 рейтинг

Напряжение холостого хода сварочного инвертора – это напряжение между положительным и отрицательным выходными контактами устройства при отсутствии дуги. У сварочного инвертора в исправном состоянии оно должно находиться в пределах, указанных в инструкции производителя. Обычно это напряжение от 40 В до 90 В. Такой номинал обеспечивает легкое зажигание дуги при сварке металла. Это создает и безопасность работы сварщика.

Схема сварочного инверторного полуавтомата.

Холостой ход тpexфaзного устройства

Характер работы З-фaзного устройства в режиме XX зависит от магнитной системы и схемы подключения обмоток:

• первичная катушка — «треугольником»;
• вторичная — «звездой» (D/Y): имеет место свободное замыкание TГC тока I1 по обмоткам устройства. Поэтому магнитный поток и ЭДC являются синусоидальными и нежелательные процессы, описанные выше, не происходят; схема Y/D: TГC магнитного потока появляется, но ток от наведённой им дополнительной ЭДC свободно течет по замкнутым в «треугольник» вторичным катушкам.

Будет интересно➡ Как устроен силовой трансформатор и где его применяют?

Этот ток создаёт свой поток вектора магнитной индукции, который гасит вызывающую его третью ГC основного MП. B результате магнитный поток и ЭДC, имеют почти синусоидальную форму, соединение первичной и вторичной катушек «звездой» (Y/Y).

B последней схеме TГC тока I1 отсутствует, поскольку для нее нет пути: третьи гармонии каждой из фаз в любой момент времени направлены к нулевой точке или от неё. Из-за этого искажается магнитный поток.

Дальнейшее определяется магнитной системой: З-фазный трансформатор в виде группы 1-фaзныx: TГC магнитного потока замыкается в каждой фазе по собственному сердечнику и из-за малого магнитного сопротивления последнего, достигает амплитуды в 15% – 20% рабочего магнитного потока.

Она созидает дополнительную ЭДC, амплитуда которой может достигать уже 45% – 60% от основной ЭДC. Такой рост напряжения может привести к пробою изоляции c последующей поломкой электроустановок. Трансформаторы c бронестержневой магнитной системой имеют место такие же явления (третьи гармонические магнитного потока замыкаются по боковым ярмам мaгнитопpоводa).

Тpexcтepжнeвaя магнитная система: TГC пути по мaгнитопpоводa не имеет и замыкается по среде c малой магнитной проницаемостью — воздух, масло, стенки бака. Поэтому она имеет малую величину и значительной дополнительной ЭДC не наводит.

Напряжение холостого хода: как возникает и на что влияет

Напряжение холостого хода получается путем преобразования напряжения питающей сети (220 В или 380 В, 50 Гц) в двух последовательных преобразователях, сначала в напряжение постоянного тока, а затем в переменное частотой 20-50 кГц. Затем высокочастотное напряжение подается на регулятор, поддерживающий необходимую величину напряжения на выходных клеммах и заданную силу тока при зажигании дуги.

Преобразование тока в сварочном инверторе.

Многие считают, что этот параметр влияет только на легкость зажигания дуги, чем выше напряжение, тем легче зажигается дуга. Условия работы сварщиков при монтаже конструкций далеки от идеальных. Случайное касание токоведущих частей с завышенным напряжением может привести к несчастному случаю.

У многих моделей инверторов напряжение холостого тока и сила рабочего тока находятся в прямой зависимости. При сварке металла, покрытого толстым слоем ржавчины или краски, дуга зажигается с трудом.

Если в этой ситуации увеличить напряжение холостого хода, то рабочий ток окажется избыточным, и вместо качественного соединения металла могут образоваться шлак и поры.

Ток холостого хода трансформатора

Когда вторичная обмотка разомкнута и значение ее тока равно нулю, то работа начинает проходить в предельном режиме, который получил определение ток холостого хода трансформатора. С помощью этой категории, вполне возможно определение коэффициента трансформации, силы тока, а также потерь и сопротивления при холостом ходу. Для того, чтобы измерить значение холостого хода в однофазном трансформаторе, его первичная обмотка включается в сеть с переменным током и определенным номинальным напряжением.

На чем отражается правильность подбора режима

Правильно установленный режим холостого хода обеспечивает качественное сгорание электрода и четко выраженный капельный перенос металла в сварную ванночку, образование надежного соединения с проваром корня шва. Образование брызг при поджоге и разрыве дуги минимальное, поверхность свариваемых деталей в зоне шва почти не требует дополнительной очистки. Одним из основных признаков правильно подобранного режима является характерный шипящий звук при горении дуги.

Трехфазный сварочный выпрямитель с регулировкой напряжения холостого хода секционированием витков обмоток трансформатора.

В некоторых моделях сварочного инвертора реализована дополнительная защитная функция от поражения сварщика электрическим током при повышенном напряжении холостого хода. Аппарат автоматически снижает напряжение до безопасной величины при возникновении нештатной ситуации и восстанавливает при исчезновении. Аппараты с увеличенным напряжением холостого хода используются при сварке электродами с тугоплавкой обмазкой, применяемыми для работы со специфическими сплавами.

Определенные модели инверторов для лучшего зажигания дуги оснащены схемой сварочного осциллятора. Такие устройства использовались на трансформаторных сварочных аппаратах с переменным и постоянным током. Осциллятор преобразует питающее напряжение сети в напряжение 2,5-3 кВ с частотой 150-300 кГц и выдает его на выходные клеммы импульсами длительностью в несколько десятков миллисекунд. Осциллятор состоит из повышающего низкочастотного трансформатора, подключенного к колебательному контуру, и разрядника с вольфрамовыми контактами. На выходе стоят конденсаторы, пропускающие токи высокой частоты и ограничивающие ток низкой частоты от сварочного аппарата.

В таких устройствах еще предусмотрена защита от поражения электрическим током. Потребляемая мощность осцилляторов составляет 250-300 Вт, что незначительно увеличивает общую потребляемую мощность сварочного инвертора. Осцилляторы можно приобрести в виде отдельного блока или изготовить самостоятельно.

Измерение холостого хода

Под воздействием номинального напряжения, по обмотке начинает протекать ток, который равен току при холостом ходе. С практической точки зрения, его значение составляет приблизительно от 5-ти до 10-ти процентов от номинального. Для трансформаторов с небольшой мощностью его значение будет уже порядка 30% от номинала.

Ток холостого хода, приложенный к первичной обмотке, измеряется с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра, включенных в цепь вместе с потребляемой мощностью. Замыкание вторичной обмотки трансформатора производится на вольтметр, с сопротивлением такой величины, что ток, проходящий через вторичную обмотку, имеет, практически, нулевое значение.

Величина тока холостого хода, протекающего в первичной обмотке, по сравнению с номинальным током очень мала, в сравнении с напряжением, которое приложено. Таким образом, это напряжение уравновешено электродвижущей силой первичной обмотки и обе этих величины имеют примерно одинаковое значение. Из этого следует, что значение хода ЭДС в первичной обмотке определяется показаниями вольтметра, включен в ее цепь.

Для того, чтобы более точно измерить ток холостого хода трансформатора, необходимо использовать в качестве первичной и вторичной обмотки соответствующие обмотки низкого и высокого напряжения. Это объясняется разницей номинальных токов между обмотками. При этом, измерение тока может быть измерено более точно и качественно.

Поднимаем неисправный сварочный инвертор

Пришел ко мне на ремонт очередной трупик, Blueweld prestige 164. Новенький такой, даже запах еще не выветрился. На форумах по ней идет плохая репутация, повальный брак ТГР. И так. Приступим к ремонту. Пока что посмотрите на него снаружи и то что у него внутри. Фотки взяты с инета. Не фоткал особо сам аппарат.

Для начала надо бы разобраться с симптомами. Подключаем сварку к проверочному стенду. У меня это лампочка, развязывающий трансформатор, кнопка ножная для безопасности и розетка. Все это добро развязывает гальванически сварочник от сети, предотвращает ток КЗ в случае если сварка ушла в короткое замыкание. Подцепили, нажимаем кнопку. И видим что наш сварочник полностью коротит все сетевое напряжение. Ладно, вскрываем, смотрим. Первым делом надо ликвидировать КЗ. И поэтому мы отпаиваем IGBT. Отпаяли, проверили транзисторы, и их оказывается тоже пробило. Вывода звонятся накоротко. Чтож. Надеемся что КЗ ушло и подцепляем к розетке. И опять, лампочка горит в полный накал. КЗ не ушло. Снова вызваниваем всю силовую цепь. И находим пробитый диодный МОСТ. Отпаиваем. И вуаля, КЗ ушла. Проверка сопротивления силовых линии после моста не выявила КЗ. И так. Банальное КЗ устранили. Теперь же нужно запитать дежурку и глянуть на импульсы затворов с IGBT транзисторов осциллографом. Тут дежурка сделана по хитрому. Она запитывается не как у обычных сварочников, отдельный импульсный блок питания на плату управления, а запитывается от силового трансформатора. Хитрое решение конечно. И удобное в плане диагностики. Щас просто подаду на линию питания дежурки напряжения и сниму осцилограммы. Подаем, щуп кидаем на затвор а землю на крайний вывод IGBT. Осцилограмму взял с форума ну суть ясна.

Сигнал искажен, и у сварочника полетели IGBT. А сигнал искажен по причине неисправности ТГР. Мотаем новый Трансформатор Гальванической Развязки. Я мотал на кольце из фильтра синфазных помех. Мотал витков 20. И смотрим что стало с сигналом.

Вот он. Нормальный меандр. Насчет всплесков не волнуйтесь. Емкостная нагрузка на затворах нету. IGBT то неисправные, впаял было резисторы на 220ом вот и всплески не поглощаются. Запаиваем IGBT транзисторы, меняем сгоревший мост на новый. И подаем сетевое напряжение. Так, сварка запустилась, лампочка еле еле накаляется, ток потребления холостого хода значит минимальный, отлично, смотрим появилась ли напряжение на выходе, смотрим. а там 60в, ВООБЩЕ НИШТЯК. Законно крепим новоиспеченный ТГР на плату. Так как кольцо вместе с его выводами невозможно крепко установить на плату решено было его залить в эпоксидку. Бодяжим смесь. Игла как оказалось была не нужна. Что эпоксидка что отвердитель оказались жутко вязкими.

Ждем сутки и начинаем очищать плату от клея и формочки.

Дальше уже сборка в корпус и тест на электроде. IGBT были если честно сомнительного качества. Брал с али. Но как оказалось сварка и на таких IGBT транзисторах работает исправно. Спалили пару электродов при 100А. Все нормально работает. P.S. У этих сварочных инверторов как я уже говорил идет повальный брак ТГР. У некоторых со временем портится сердечник ТГР у других из-за жестких условий эксплуатации(тупо перегрели). А все почему? Потому то материал сердечника дерьмо. Чуть что не так так сразу падает индуктивность и сварка испускает белый дым. Поэтому если у вас имеется такой аппарат то ОБЯЗАТЕЛЬНО ПОМЕНЯЙТЕ В НЕМ ЭТОТ ТГР(розовый квадратик)

Измерение потерь

Потери в магнитоприводе замеряют исключительно при использовании мощной установки. При этом можно брать для расчетов пониженное напряжение, которое подключено к первичному контуру через ваттметр. Это прямой метод измерения.

При учете показателей вольтметра или амперметра потребуется умножить их мощности друг на друга. Это косвенный метод. При этом результат имеет определенную погрешность. Искажение происходит из-за невозможности учесть при таком расчете коэффициент мощности. Это конус угла, который образуется в векторной схеме между напряжением и током. В режиме холостого хода между ними появляется угол 90º.

Применение ваттметра

Ваттметр позволяет произвести замер с учетом коэффициента мощности. Это дает возможность получить более точный результат. Расчет выполняется по следующей формуле:

Далее необходимо создать на основе полученного результата векторную диаграмму. По каждой фазе учитываются установленные потери. Для этого чаще всего строится таблица. При этом используется схема, которая изначально применялась производителем при создании оборудования.

Полученный результат не подлежит сравнению с нормативами. Показатели сравнивают только с характеристиками предыдущих проверок. Если потери с течением времени только возрастают, это говорит о нарушении изоляции пластин магнитопривода или появлении иных нарушений. Обратить этот процесс невозможно.

Проведение замеров холостого хода позволяет оценить состояние аппаратуры, а также определить потребность в необходимости планового или аварийного ремонта. Поэтому регулярные испытания позволяют правильно спланировать работу установки, предотвратить ее непредвиденное отключение.

Интересное видео: Описание основ работы трансформатора.

Источник

На что рассчитывать

Основная масса инверторов рассчитывается на работу от сети, допускающей колебания до 15%. Это значит, что инверторы устойчиво работают до напряжения 187 В. Если ваша сеть не обеспечивает такой уровень напряжения, вам придется поискать инвертор, который допускает колебания до 25%. В случае провалов сетевого напряжения ниже допустимой нормы, инвертор работает неустойчиво, теряет мощность или отключается.

При Uх.х. менее 80 В приходится тщательнее выбирать марку применяемых электродов. Есть группа профессиональных электродов (УОНИИ, ЦЛ, ТМУ), которые для поджига дуги требуют не менее 80 В.

Коэффициент мощности и полное сопротивление трансформатора

В соответствии с законом Ленца трансформатор индуцирует противодавление, которое противодействует напряжению источника. Когда на вторичной обмотке нет нагрузки, ток возбуждения создает небольшое магнитное поле, которое индуцирует потенциал во вторичной обмотке. Когда нет нагрузки, потребляющей мощность, схема почти полностью реактивна. Это означает, что противодавление максимально, коэффициент мощности низкий, а ток в первичной и вторичной обмотках сдвинут по фазе на 180 °.

Примечание

В режиме холостого хода с первичной обмотки проходит небольшой ток для создания необходимого магнитного потока в магнитопроводе. Это известно как «ток холостого хода».

Ток холостого хода составляет примерно 3-5% от тока полной нагрузки и учитывает потери в трансформаторе.

Поскольку ток во вторичной обмотке на 180 ° не совпадает по фазе с током в первичной обмотке, магнитное поле во вторичной обмотке также на 180 ° не совпадает по фазе с магнитным полем в первичной обмотке.Магнитные линии потока противоположных полярностей, занимающие одно и то же пространство, нейтрализуют друг друга. Поскольку линии компенсируют друг друга, способность накапливать энергию в магнитном поле (индуктивность) снижается. Уменьшение размера поля означает, что уменьшается индуктивность и, следовательно, уменьшается индуктивное реактивное сопротивление. По мере снижения реактивного сопротивления возрастает относительная важность резистивных нагрузочных элементов. Фазовый угол между током в двух катушках уменьшается, а коэффициент мощности увеличивается.

Коэффициент мощности (PF) — это отношение реальной мощности, используемой в цепи переменного тока, к полной мощности, подаваемой в цепь.Коэффициент мощности выражается в процентах. Истинная мощность равна полной мощности при коэффициенте мощности 100%. Когда коэффициент мощности меньше 100%, схема менее эффективна и имеет более высокие эксплуатационные расходы. Для расчета коэффициента мощности примените формулу:

$$ PF = \ frac {{{P} _ {T}}} {{{P} _ {A}}} \ times 100 $$

, где PF = коэффициент мощности (в процентах)

PT = истинная мощность (Вт)

PA = полная мощность (ВА)

100 = константа (для преобразования десятичной дроби в проценты)

Другими словами, трансформатор, работающий в режиме холостого хода, имеет низкий коэффициент мощности, потому что схема является почти чисто реактивной.По мере увеличения нагрузки на трансформатор реактивное сопротивление уменьшается, а коэффициент мощности увеличивается. При полной нагрузке коэффициент мощности приближается к 1. Нагрузки с низким коэффициентом мощности потребляют значительно больше тока, чем нагрузки с коэффициентом мощности, близким к единице.

Импеданс трансформатора

Индуцированное противодействующее напряжение в трансформаторе сдвинуто по фазе с источником на 180 °. Разница между этим противодавлением и источником — это напряжение, падающее на катушку, чтобы обеспечить поток для возбуждения катушки.Если бы цепь была чисто резистивной без индуктивного сопротивления, низкое номинальное сопротивление позволило бы протекать очень сильному току, который мог бы разрушить катушку. Следовательно, импеданс катушки трансформатора очень важен для работы трансформатора.

Однофазный трансформатор имеет достаточное количество витков в катушках для обеспечения надлежащего напряжения на выходе. Пользователю не нужно беспокоиться о конструкции, пока работа выполняется в рамках проектных параметров. Когда во вторичной обмотке индуцируется напряжение, трансформатор обеспечивает номинальное напряжение и ток.По мере увеличения нагрузки от нуля до полной, падение напряжения увеличивается.

В 3-фазном блоке трансформаторов, состоящем из трех отдельных однофазных блоков, импеданс очень важен. На холостом ходу выходное напряжение равно номиналу катушек. По мере увеличения нагрузки на систему ситуация меняется. Все три трансформатора в группе должны иметь одинаковое сопротивление, чтобы падение напряжения на каждой катушке было одинаковым (см. Рисунок 1). Если три трансформатора в группе имеют разные импедансы, падение напряжения на катушке с наивысшим импедансом выше, чем падение напряжения на других катушках.Когда трансформаторы имеют неодинаковые импедансы, напряжение, поступающее от трансформатора, различается для каждой фазы по мере увеличения нагрузки от нуля до полной нагрузки.

Рис. 1. Батареи трансформаторов должны иметь одинаковый импеданс, чтобы обеспечивать одинаковое напряжение. Изображение предоставлено AllAboutCircuits

В системах с треугольником обычно используются два трансформатора на один номинал кВА и третий трансформатор на более высокий номинал (см. Рисунок 2). Он используется в 3-фазных 4-проводных системах 120/240 с высоким выводом на землю.Большой трансформатор используется для однофазных нагрузок, а также обеспечивает питание для 3-фазных нагрузок. Номинальные значения кВА не равны, но полное сопротивление каждого из них максимально близко.

Рис. 2. Однофазные нагрузки в системе треугольником добавляют дополнительную нагрузку. Один трансформатор должен быть больше для балансировки нагрузки

Напряжение короткого замыкания

Катушка трансформатора под напряжением создает электромагнит. Когда ток течет через проводник, намотанный в катушку, различные витки притягиваются друг к другу во всех точках, потому что ток течет в одном направлении во всех витках.Два электромагнита находятся в трансформаторе, поскольку он обычно состоит из первичной и вторичной обмоток, намотанных друг на друга. Токи в этих двух обмотках противоположны по направлению, и между катушками всегда существует сила отталкивания. В нормальных условиях эти силы невелики. Однако эти силы многократно увеличиваются во время короткого замыкания.

Обмотки имеют тенденцию к деформации в ответ на напряжение, прикладываемое электромагнитами во время короткого замыкания.Это может вызвать движение катушек или телескопирование в противоположных направлениях. Как только начинается движение катушек, трансформатор часто выходит из строя или разрушается. Чтобы свести к минимуму вероятность телескопирования, первичная и вторичная обмотки электрически центрированы относительно друг друга на стержне сердечника. Это означает, что катушки спроектированы таким образом, что электрический центр двух катушек находится в идентичном положении. Узел сердечника и катушки трехфазного трансформатора с сердечником имеет катушки, поддерживаемые с обоих концов опорными блоками с упругими прокладками.Опорные блоки установлены на раме, которая поддерживает весь узел сердечника и катушки. Узел сердечника и катушки однофазного трансформатора кожухового типа имеет неразъемно сварной зажим сердечника, который удерживает сердечник и минимизирует напряжение.

Проблемы телескопирования становятся еще более сложными, если трансформаторы оснащены ответвителями. Отводы могут появиться на одной или обеих обмотках. Чаще всего отводы встраивают в первичную обмотку или обмотку высокого напряжения. Электрический центр одной из обмоток смещается от центра вспомогательной обмотки, когда заказчик подключается к точке ответвления, отличной от стандартной.Это увеличивает вероятность телескопирования в условиях неисправности.

Диаграммы нагрузки и нагрузки трансформатора

В предыдущих руководствах по трансформатору мы предполагали, что трансформатор идеален, то есть такой, в котором отсутствуют потери в сердечнике или потери в меди в обмотках трансформатора. Однако в реальных трансформаторах всегда будут потери, связанные с нагрузкой трансформатора, поскольку трансформатор находится «под нагрузкой». Но что мы подразумеваем под: Нагрузка трансформатора .

Что ж, сначала давайте посмотрим, что происходит с трансформатором, когда он находится в состоянии «холостого хода», то есть когда к его вторичной обмотке не подключена электрическая нагрузка и, следовательно, вторичный ток не течет.

Считается, что трансформатор работает без нагрузки, когда его вторичная обмотка разомкнута, другими словами, ничего не подключено и нагрузка трансформатора равна нулю. Когда источник переменного тока синусоидальной формы подключен к первичной обмотке трансформатора, небольшой ток I _OPEN будет протекать через обмотку первичной катушки из-за наличия напряжения первичного источника питания.

Когда вторичная цепь разомкнута и ничего не подключено, противо-ЭДС вместе с сопротивлением первичной обмотки ограничивают протекание этого первичного тока. Очевидно, что этот первичный ток холостого хода (Io) должен быть достаточным для поддержания достаточного магнитного поля для создания требуемой обратной ЭДС. Рассмотрим схему ниже.

Состояние «холостого хода» трансформатора

Амперметр выше покажет небольшой ток, протекающий через первичную обмотку, даже если вторичная цепь разомкнута.Этот первичный ток холостого хода состоит из следующих двух компонентов:

• Синфазный ток, I _E , который обеспечивает потери в сердечнике (вихревые токи и гистерезис).
• Небольшой ток, I _M при 90 ^o до напряжения, которое устанавливает магнитный поток.

Обратите внимание, что этот первичный ток холостого хода Io очень мал по сравнению с нормальным током полной нагрузки трансформатора. Также из-за потерь в стали в сердечнике, а также из-за небольшого количества потерь в меди в первичной обмотке, Io не отстает от напряжения питания Vp точно на 90 ^o , (cosφ = 0), будет небольшая разница фазового угла.

Пример нагрузки трансформатора №1

Однофазный трансформатор имеет энергетический компонент I _E на 2 А и намагничивающий компонент I _M на 5 А. Рассчитайте ток холостого хода, Io и результирующий коэффициент мощности.

Трансформатор «под нагрузкой»

Когда электрическая нагрузка подключена ко вторичной обмотке трансформатора и поэтому нагрузка трансформатора больше нуля, ток течет во вторичной обмотке и выходит к нагрузке.Этот вторичный ток возникает из-за индуцированного вторичного напряжения, создаваемого магнитным потоком, создаваемым в сердечнике из первичного тока.

Вторичный ток I _S , который определяется характеристиками нагрузки, создает самоиндуцированное вторичное магнитное поле Φ _S в сердечнике трансформатора, которое течет в направлении, прямо противоположном основному первичному полю Φ. _П . Эти два магнитных поля противостоят друг другу, что приводит к объединенному магнитному полю с меньшей магнитной напряженностью, чем одиночное поле, создаваемое одной только первичной обмоткой, когда вторичная цепь была разомкнута.

Это комбинированное магнитное поле снижает обратную ЭДС первичной обмотки, вызывая незначительное увеличение первичного тока I _P . Первичный ток продолжает увеличиваться до тех пор, пока магнитное поле сердечника не вернется к своей исходной напряженности, и для правильной работы трансформатора всегда должно существовать сбалансированное состояние между первичным и вторичным магнитными полями. Это приводит к тому, что мощность уравновешивается и одинакова как на первичной, так и на вторичной стороне. Рассмотрим схему ниже.

Трансформатор «под нагрузкой»

Мы знаем, что коэффициент трансформации трансформатора утверждает, что полное индуцированное напряжение в каждой обмотке пропорционально количеству витков в этой обмотке, а также что выходная мощность и потребляемая мощность трансформатора равны вольтам, умноженным на амперы, ( V x I). Следовательно:

Но мы также знаем ранее, что коэффициент напряжения трансформатора равен коэффициенту витков трансформатора как: «коэффициент напряжения = коэффициент передачи».Тогда взаимосвязь между напряжением, током и количеством витков в трансформаторе может быть связана вместе и поэтому дается как:

Коэффициент трансформации

• Где:
• N _P / N _S = V _P / V _S — представляет собой соотношение напряжений
• N _P / N _S = I _S / I _P — представляет коэффициент текущей ликвидности

Обратите внимание, что ток обратно пропорционален как напряжению, так и количеству витков.Это означает, что при нагрузке трансформатора на вторичную обмотку, чтобы поддерживать сбалансированный уровень мощности на обмотках трансформатора, если напряжение повышается, ток должен быть понижен, и наоборот. Другими словами, «большее напряжение — меньший ток» или «меньшее напряжение — больший ток».

Поскольку коэффициент трансформации — это соотношение между числом витков в первичной и вторичной обмотках, напряжением на каждой обмотке и током через обмотки, мы можем изменить приведенное выше уравнение коэффициента трансформации, чтобы найти значение любого неизвестного напряжения, ( V) ток, (I) или количество витков (N), как показано.

Полный ток, потребляемый первичной обмоткой от источника питания, представляет собой векторную сумму тока холостого хода Io и дополнительного тока питания I ₁ в результате нагрузки вторичного трансформатора, который отстает от напряжения питания на величину угол Φ. Мы можем показать это соотношение в виде векторной диаграммы.

Ток нагрузки трансформатора

Если нам заданы токи I _S и Io, мы можем вычислить первичный ток I _P следующими способами.

Пример нагрузки трансформатора №2

Однофазный трансформатор имеет 1000 витков на первичной обмотке и 200 витков на вторичной обмотке. Ток холостого хода трансформатора, снимаемый с источника питания, составляет 3 А при коэффициенте мощности 0,2 (отстающий). Рассчитайте ток первичной обмотки I _P и соответствующий ему коэффициент мощности φ, когда вторичный ток, питающий нагрузку трансформатора, составляет 280 А при отставании 0,8.

Вы могли заметить, что фазовый угол первичного тока φ _P почти такой же, как фазовый угол вторичного тока φ _S .Это связано с тем, что ток холостого хода в 3 ампера очень мал по сравнению с более высокими 56 амперами, потребляемыми первичной обмоткой от источника питания.

В реальных условиях обмотки трансформатора имеют импедансы X _L и R. Эти импедансы необходимо учитывать при построении векторных диаграмм, поскольку эти внутренние импедансы вызывают падение напряжения внутри обмоток трансформатора. Внутренние импедансы возникают из-за сопротивления обмоток и падения индуктивности, называемого реактивным сопротивлением рассеяния, возникающего из-за потока рассеяния.Эти внутренние импедансы представлены как:

Таким образом, первичная и вторичная обмотки трансформатора обладают как сопротивлением, так и реактивным сопротивлением. Иногда может быть более удобным, если все эти значения импеданса объединить вместе на одной стороне трансформатора, чтобы немного упростить математические вычисления.

Можно переместить импедансы первичной обмотки на вторичную сторону или импедансы вторичной обмотки на первичную сторону. Комбинированные значения импедансов R и L называются «приведенными импедансами» или «отраженными значениями».Цель здесь состоит в том, чтобы сгруппировать вместе импедансы внутри трансформатора и получить только одно приведенное значение R и X _L для первичной или вторичной стороны в наших расчетах, как показано.

Суммарное сопротивление трансформатора

Чтобы связать сопротивление или реактивное сопротивление от одной стороны трансформатора к другой, мы должны умножить или разделить на квадрат отношения витков (Коэффициент витков ² ). Таким образом, относя (или отражая) импедансы (сопротивление и реактивное сопротивление) от вторичной к первичной стороне трансформатора, мы умножаем на квадрат отношения витков, N ² , и когда относим первичные импедансы к вторичной стороне, мы должны разделить на коэффициент поворотов в квадрате.Таким образом, вторичное отражение по отношению к первичному увеличивает R и X, в то время как отражение от первичного к вторичному уменьшает R и X на величину, определенную N ² . Это указание или отражение импедансов в равной степени относится и к сопротивлению подключенной нагрузки, и к реактивному сопротивлению.

Так, например, если отнести вторичное сопротивление 2 Ом к первичной стороне с соотношением витков 8: 1, будет получено новое значение первичного сопротивления: 2 x 8 ² = 128 Ом, а первичное сопротивление 2 Ом. приведет к вторичному резистивному значению: 0.03125 Ом.

Регулирование напряжения трансформатора

Регулировка напряжения трансформатора определяется как изменение вторичного напряжения на клеммах, когда нагрузка трансформатора максимальна, то есть при полной нагрузке, когда первичное напряжение питания остается постоянным. Регулирование определяет падение (или увеличение) напряжения, которое происходит внутри трансформатора, когда напряжение нагрузки становится слишком низким в результате слишком высокой нагрузки трансформатора, что, следовательно, влияет на его производительность и эффективность.

Регулировка напряжения выражается в процентах (или на единицу) от напряжения холостого хода. Тогда, если E представляет вторичное напряжение холостого хода, а V представляет вторичное напряжение полной нагрузки, процентное регулирование трансформатора задается как:

Так, например, трансформатор выдает 100 В на холостом ходу, а напряжение падает до 95 В при полной нагрузке, регулировка будет 5%. Значение E — V будет зависеть от внутреннего импеданса обмотки, который включает ее сопротивление R и, что более важно, ее реактивное сопротивление X переменного тока, ток и фазовый угол.

Также регулирование напряжения обычно увеличивается по мере того, как коэффициент мощности нагрузки становится более запаздывающим (индуктивным). Регулирование напряжения в отношении нагрузки трансформатора может быть положительным или отрицательным по величине, то есть с напряжением холостого хода в качестве эталона, понижением регулирования при приложении нагрузки или с полной нагрузкой в ​​качестве эталона и изменением. повышается в регулировке при уменьшении или снятии нагрузки.

В общем, регулирование трансформатора с сердечником при высокой нагрузке трансформатора хуже, чем у трансформатора с кожухом.Это связано с тем, что трансформатор оболочечного типа имеет лучшее распределение магнитного потока из-за переплетения обмоток катушки.

В следующем уроке о трансформаторах мы рассмотрим трансформатор с несколькими обмотками, который имеет более одной первичной обмотки или более одной вторичной обмотки, и увидим, как мы можем соединить две или более вторичных обмоток вместе, чтобы подавать большее напряжение или больше тока на подключенная нагрузка.

Измерения потерь холостого хода и тока возбуждения трансформатора

Цель измерения потерь холостого хода

Трансформатор рассеивает постоянные потери холостого хода, пока он находится под постоянным напряжением, 24 часа в сутки, для всех условий нагрузки .Эта потеря мощности представляет собой затраты для пользователя в течение всего срока службы трансформатора.

Измерения потерь холостого хода трансформатора и тока возбуждения (источник фото: ardantrafo.com)

Максимальные значения потерь холостого хода трансформаторов указаны и часто гарантируются производителем. Измерения потерь холостого хода проводятся для проверки того, что потери холостого хода не превышают указанного или гарантированного значения.

Метод вольтметра среднего напряжения

Потери холостого хода трансформатора, часто называемые потерями в сердечнике или потерями в стали. — это потери мощности в трансформаторе, возбуждаемом при номинальном напряжении и частоте, но не питающем нагрузку.

Потери холостого хода состоят из трех компонентов:

1. Потери в сердечнике в материале сердечника
2. Диэлектрические потери в системе изоляции
3. I ² Потери R из-за тока возбуждения в обмотке под напряжением

Потери холостого хода трансформатора в первую очередь вызваны потерями в стали сердечника. Остальные два источника иногда игнорируются. В результате термины «потери холостого хода», «потери в сердечнике» и «потери в стали» часто используются как взаимозаменяемые.Строго говоря, потери в сердечнике и потери в стали относятся только к потерям мощности, возникающим в материале сердечника.

Следующее обсуждение потерь холостого хода или потерь в сердечнике объяснит, почему рекомендуется метод вольтметра среднего напряжения, который будет описан позже.

Величина потерь без нагрузки является функцией величины, частоты и формы сигнала приложенного напряжения . Эти переменные влияют на величину и форму формы волны магнитного потока сердечника и, следовательно, влияют на величину потерь в сердечнике.

Измерениями силовых и распределительных трансформаторов было подтверждено, что потери в сердечнике также в некоторой степени зависят от температуры сердечника.

Согласно IEEE «Стандартные правила испытаний для жидкостных распределительных, силовых и регулирующих трансформаторов и Руководство по испытаниям распределительных и силовых трансформаторов на короткое замыкание», приблизительная скорость изменения потерь холостого хода в зависимости от температуры ядра составляет 0,00065пу Увеличение потерь в сердечнике на каждое понижение температуры в сердечнике на ° C.

Двумя основными составляющими потерь в сердечнике являются гистерезисные потери и вихретоковые потери .

Изменение потерь на вихревые токи из-за изменения удельного сопротивления стали сердечника при изменении температуры, по-видимому, является одним из факторов, влияющих на наблюдаемый температурный эффект потерь в сердечнике. Величина гистерезисных потерь является функцией пиковой плотности потока в форме волны сердечного потока.

Когда форма приложенного сигнала напряжения искажена (не чисто синусоидальная волна), результирующая пиковая плотность потока в форме сигнала магнитного потока зависит от среднего абсолютного значения приложенной волны напряжения.

Потери на вихревые токи зависят от частоты источника питания и толщины стальных пластин сердечника. Вихревые потери сильно зависят от гармоник подаваемого напряжения .

Вышеупомянутый код тестирования трансформатора IEEE рекомендует метод вольтметра среднего напряжения, который будет описан ниже, для измерения потерь холостого хода.

Ток возбуждения — это ток, протекающий в обмотке высокого напряжения при открытой стороне низкого напряжения.Этот ток должен быть пропорционален приемочному испытанию без нагрузки, но с разницей, возникающей в результате использования испытательных напряжений, отличных от номинальных значений.

Не должно быть чрезмерного отклонения от значений, измеренных между фазами, и его нормального значения; небольшая разница (геометрическая) между крайними и центральными обмотками. Произойдут большие изменения, когда появятся тепловые точки, ухудшение характеристик магнитного корпуса, ослабленный сердечник или отсоединившийся магнитный шунт.

Как измеряются потери холостого хода

Метод вольтметра среднего напряжения

Измерение потерь холостого хода в соответствии с методом вольтметра среднего напряжения показано на рисунке 1.Трансформаторы напряжения и тока необходимы для масштабирования входов вольтметров, амперметров и ваттметров.

Трехфазные измерения потерь холостого хода выполняются таким же образом, за исключением того, что используются три комплекта приборов и измерительные трансформаторы.

Рисунок 1 — Испытательная схема для измерения потерь холостого хода

Испытание включает повышение напряжения на одной обмотке, обычно обмотки низкого напряжения, до номинального напряжения, в то время как другие обмотки находятся в разомкнутой цепи. Используются два параллельно включенных вольтметра.

Вольтметр с маркировкой В, _и на рис. 1 представляет собой вольтметр с среднеквадратичным откликом и среднеквадратическим откликом . Вольтметр с маркировкой В, _r представляет собой вольтметр с истинным среднеквадратичным значением .

Гармоники в подаваемом напряжении приведут к тому, что среднеквадратичное значение сигнала будет отличаться от среднего абсолютного (среднеквадратичного) значения , и два показания вольтметра будут отличаться. Когда показание напряжения, измеряемое вольтметром среднего значения, достигает значения, соответствующего номинальному напряжению возбужденной обмотки, снимаются показания среднеквадратичного значения тока, среднеквадратичного напряжения и мощности холостого хода.

Отношение измеренного действующего значения тока к номинальному току нагрузки возбужденной обмотки, выраженное в процентах, обычно называется процентным током возбуждения. Измеренные потери холостого хода корректируются до синусоидального сигнала по формуле, приведенной в упомянутом тестовом коде IEEE, с использованием показаний двух вольтметров.

Корректировка показана ниже. Скорректированное значение указывается как потеря холостого хода трансформатора.

где:

• P _c — скорректированное (заявленное) значение потерь холостого хода
• P _m — измеренное значение потерь холостого хода
• V _a — это показание вольтметра с среднеквадратичным значением и калибровкой по среднеквадратичному значению.
• В _r — показание вольтметра с истинным среднеквадратичным значением. гистерезис единицы и потери на единицу вихревых токов, соответственно

Согласно упомянутому коду испытаний IEEE, если фактические значения P ₁ и P ₂ недоступны, предполагается, что две составляющие потерь считается равным по значению, присваивает каждому значение 0.5 ед. .

Источники:

1. Справочник по электроэнергетике Леонарда Л. Григсби (приобретение в твердом переплете у Amazon)
2. Техническое обслуживание силового трансформатора — полевые испытания Андресом Табернеро Гарсия

Нагрузка Состояние — его векторная диаграмма

Когда трансформатор работает без нагрузки, вторичная обмотка разомкнута, что означает, что на вторичной стороне трансформатора нет нагрузки и, следовательно, ток во вторичной обмотке будет нулевым.В то время как первичная обмотка несет небольшой ток I ₀ , называемый током холостого хода, который составляет от 2 до 10% от номинального тока .

Этот ток обеспечивает потери в стали (гистерезисные и потери на вихревые токи) в сердечнике и очень малую величину потерь в меди в первичной обмотке. Угол запаздывания зависит от потерь в трансформаторе. Коэффициент мощности очень низкий и варьируется от 0,1 до 0,15.

Ток холостого хода состоит из двух составляющих:

• Реактивный или намагничивающий компонент I _м
  (Он находится в квадратуре с приложенным напряжением V ₁ .Он создает поток в сердечнике и не потребляет энергии).

• Активный или силовой компонент I _w , также известный как рабочий компонент
  (находится в фазе с приложенным напряжением V ₁ . Он обеспечивает потери в стали и небольшие потери в первичной меди).

Для построения векторной диаграммы приведены следующие шаги:

1. Функция намагничивающего компонента — создавать намагничивающий поток, и, таким образом, он будет находиться в фазе с потоком.
2. Наведенная ЭДС в первичной и вторичной обмотках отстает от потока ϕ на 90 градусов.
3. Потери в первичной меди не учитываются, а потери вторичного тока равны нулю, так как
   I ₂ = 0.
   Следовательно, ток I ₀ отстает от вектора напряжения V ₁ на угол ϕ ₀ , называемый угол коэффициента мощности без нагрузки и показан на векторной диаграмме выше.
4. Приложенное напряжение V ₁ показано равным и противоположным наведенной ЭДС E ₁ , потому что разница между ними без нагрузки незначительна.
5. Активный компонент I _w синфазен с приложенным напряжением V ₁ .
6. Сумма векторов тока намагничивания I _m и рабочего тока I _w дает ток холостого хода I ₀ . Из приведенной выше векторной диаграммы можно сделать следующие выводы:

Это все о трансформаторе без нагрузки.

Трансформатор

без нагрузки | Electricalunits.com

Трансформатор без нагрузки | Электроагрегаты.ком

Без нагрузки Трансформатор означает трансформатор, у которого нет нагрузки на вторичную обмотку, только нормальное напряжение подается на первичную обмотку. Пусть на первичную обмотку подается V ₁ . После подачи напряжения переменного тока V ₁ видно, что через первичную обмотку протекает небольшой ток I ₀ . В случае идеального трансформатора первичный ток холостого хода (I ₀ ) будет равен току намагничивания (I _µ ) трансформатора.Мы предположили, что нет потерь в сердечнике и потерь в меди, поэтому I ₀ = I _µ . Но в случае реального трансформатора есть две потери, а именно: i) потери в железе в сердечнике, т.е. потери на гистерезис и потери на вихревые токи, ii) и очень небольшие потери в меди в первичной обмотке.

Итак, первичный ток I ₀ имеет две составляющие:

1. I _w = Составляющая потерь в стали, равная ph приложенного напряжения V ₁ .
2. I _µ = намагничивающая составляющая, которая на 90 ° отстает от V ₁ .

Hench, первичный ток I ₀ является векторным суммированием I _µ и I _w , Итак, мы можем написать, что I ₀ = (I _µ ² + I _w ² ) и не на 90 ° отстает от V ₁ , а отстает от него на угол φ W ₀ = V ₁ I ₀ Cose φ _{0 .} Величина первичного тока холостого хода очень мала по сравнению с первичным током полной нагрузки. Это 1 процент от тока полной нагрузки. Поскольку I ₀ очень мало, потери меди в первичной обмотке без нагрузки незначительны, что означает, что первичный вход без нагрузки практически равен потерям в стали в трансформаторе.

Последние сообщения

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроэнергии стр.10: 91.Импульсная турбина A) работает путем первоначального полного преобразования в кинетическую энергию B) наиболее подходит для установки с низким напором. C) с использованием вытяжной трубы Г) всегда работает под водой. Подробнее …

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроэнергии стр.-9: 81. Скорость выброса А) Скорость струи при заданных условиях Б) Фактическая скорость струи C) 50% идеальной скорости струи Г) Идеальная скорость струи. Подробнее …

Вопрос с множественным выбором (MCQ) электроэнергии стр.-8: 71. В закрытой системе охлаждения А) вода не течет Б) после охлаждения горячая вода рециркулирует В) одновременно используется воздушное и водяное охлаждение Г) требуется постоянная подача пресной воды для охлаждения. Подробнее …

% PDF-1.4 % 53 0 объект > эндобдж xref 53 71 0000000016 00000 н. 0000001785 00000 н. 0000001906 00000 н. 0000002477 00000 н. 0000003398 00000 н. 0000003706 00000 н. 0000003735 00000 н. 0000003763 00000 н. 0000004968 00000 н. 0000005757 00000 н. 0000005973 00000 п. 0000006089 00000 н. 0000006170 00000 п. 0000006960 00000 н. 0000007500 00000 н. 0000007608 00000 н. 0000007661 00000 н. 0000007715 00000 н. 0000007929 00000 п. 0000007958 00000 н. 0000007979 00000 н. 0000008720 00000 н. 0000008741 00000 н. 0000009358 00000 п. 0000009466 00000 н. 0000009573 00000 п. 0000009594 00000 н. 0000010476 00000 п. 0000010497 00000 п. 0000011307 00000 п. 0000011459 00000 п. 0000011762 00000 п. 0000011783 00000 п. 0000012629 00000 п. 0000012735 00000 п. 0000012756 00000 п. 0000013596 00000 п. 0000013802 00000 п. 0000013983 00000 п. 0000014004 00000 п. 0000014794 00000 п. 0000014815 00000 п. 0000015588 00000 п. 0000015611 00000 п. 0000058590 00000 п. 0000063178 00000 п. 0000063383 00000 п. 0000064226 00000 п. 0000064304 00000 п. 0000064511 00000 п. 0000064696 00000 п. 0000067542 00000 п. 0000067769 00000 п. 0000070524 00000 п. 0000070601 00000 п. 0000070679 00000 п. 0000070757 00000 п. 0000070835 00000 п. 0000070912 00000 п. 0000070990 00000 п. 0000071068 00000 п. 0000071146 00000 п. 0000072537 00000 п. 0000091184 00000 п. 0000091583 00000 п. 0000091696 00000 п. 0000091825 00000 п. 0000092359 00000 п. 0000092472 00000 п. 0000002059 00000 н. 0000002455 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 54 0 объект > >> эндобдж 55 0 объект а? U4) / U ([| 6 [PfB $ ,; ߷ B) / P 65476 / V 1 / Длина 40 >> эндобдж 122 0 объект > транслировать da 6sYfhqh @ bWtHyC_Ԝ 7f] · x! Ńzsf | ֪ ze

Трансформаторы Вопросы для вступительных экзаменов

Этот набор вопросов и ответов по трансформаторам для вступительных экзаменов посвящен теме «Работа трансформатора без нагрузки».

1. Какой ток холостого хода потребляет трансформатор?
a) от 0,2 до 0,5 процента
b) от 2 до 5 процентов
c) от 12 до 15 процентов
d) от 20 до 30 процентов
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: ток холостого хода составляет около 2 -5% от тока полной нагрузки и учитывает потери в трансформаторе. Эти потери холостого хода включают в себя потери в сердечнике (в железе / фиксированные), которые содержат потери на вихревые токи и потери на гистерезис, а также потери в меди (I2 * R) из-за тока холостого хода.

2. Целью испытания трансформатора без нагрузки является ___________
a) Потери в меди
b) Ток намагничивания
c) Ток намагничивания и потери
d) КПД трансформатора
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Нет -ток нагрузки немного больше фактического тока намагничивания. Полный ток холостого хода, подаваемый от источника, состоит из двух компонентов: один — это ток намагничивания, который используется для намагничивания сердечника, а другой компонент расходуется для компенсации потерь сердечника в трансформаторе.

3. Ток холостого хода в трансформаторе ________________
a) Отстает от напряжения примерно на 75 °
b) Опережает напряжение примерно на 75 °
c) Отстает от напряжения примерно на 15 °
d) Опережает напряжение на около 15 °
Посмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: Ток холостого хода отстает от напряжения на угол, близкий к 900. Таким образом, угол между током холостого хода и током намагничивания очень мал. У тока холостого хода есть другая составляющая, которая находится в фазе с напряжением.

4. Какое из следующих утверждений верно для тока холостого хода трансформатора?
a) имеет большую величину и низкий коэффициент мощности
b) имеет высокую величину и высокий коэффициент мощности
c) имеет небольшую величину и высокий коэффициент мощности
d) имеет небольшую величину и низкий коэффициент мощности
Посмотреть ответ

Ответ: d
Пояснение : Поскольку ток холостого хода отстает от напряжения почти на угол 900, коэффициент мощности равен косинусу угла между током и напряжением, он будет равен значению, близкому к 0.Таким образом, коэффициент мощности будет низким.

5. При испытании без нагрузки мы сохраняем вторичные клеммы __________
a) Закорочены
b) Закорочены через постоянный резистор
c) Обрыв
d) Закорочены через переменные резисторы
Посмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: Без нагрузки test, поскольку нам не нужна нагрузка, нам не разрешается подключать резисторы (фиксированные / переменные) к вторичной обмотке трансформатора. Мы также не закорачиваем вторичные клеммы.

6. Максимальное значение магнитного потока, установленное в трансформаторе под нагрузкой, равно _________
a) E1 / (4.44 * f * N ₁ )
b) E1 / (4,44 * f * N ₂ )
c) E2 / (4,44 * f * N ₁ )
d) Не могу определить
Посмотреть ответ

Ответ : a
Пояснение: E1 / (4.44 * f * N ₁ ). ЭДС, индуцированная в первичной обмотке из-за приложения напряжения к первичной обмотке, равна изменению магнитного потока во времени, умноженному на количество витков в первичной обмотке. Итак, решая это уравнение, мы получаем E1 = (4.44 * f * φ * N ₁ ).

7. Индуцированная ЭДС в первичной обмотке трансформатора равна напряжению на клеммах, приложенному к первичной обмотке.
a) Верно
b) Неверно
Посмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: Индуцированная ЭДС в первичной обмотке приблизительно равна приложенному напряжению. В идеале разница в значениях очень мала, но ею можно пренебречь, потому что сопротивление обмотки в трансформаторе очень мало.

8. Какой вариант подходит для линейных отношений B-H?
a) Возбуждающий ток равен току потерь в сердечнике
b) Возбуждающий ток равен току намагничивания
c) Возбуждающий ток равен току размагничивания
d) Возбуждающий ток равен току перекрестного намагничивания
Посмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: Для линейной зависимости BH предполагается, что в сердечнике отсутствуют потери, такие как потери на вихревые токи, а гистерезисные потери не учитываются.Таким образом, ток потерь в сердечнике равен 0, что в конечном итоге подтверждает, что ток возбуждения является чисто намагничивающим.

9. Ток третьей гармоники в трансформаторе без нагрузки ______________
a) 3% от тока возбуждения
b) 10% от тока возбуждения
c) 25% от тока возбуждения
d) 35% от тока возбуждения
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: Эффект нелинейности насыщения заключается в создании семейства нечетных гармонических составляющих в токе возбуждения, преобладающей из которых является третья гармоника; это может составлять 35–40% возбуждающего тока.

10. Ii при испытании без нагрузки отвечает за ______________
a) Производство магнитного потока
b) Реактивная мощность, потребляемая от источника питания
c) Активная мощность, потребляемая от источника питания
d) Не имеет значения
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Здесь предполагается, что ток Io, его намагничивающая составляющая Im и ее составляющая потерь в сердечнике Ii являются синусоидальными на основе эквивалентных среднеквадратичных значений. Другими словами, Im представляет собой ток намагничивания и отвечает за создание магнитного потока, а Ii — это ток потерь в сердечнике, отвечающий за активную мощность, потребляемую от источника для обеспечения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

11. Модель параллельной цепи нарисована, потому что _________________
a) Проводимость Gi учитывает ток потерь в сердечнике
b) Индуктивная проводимость Bm учитывает ток намагничивания
c) Gi для сердечника — ток потерь и Bm для тока намагничивания
d) Невозможно скажем,
Посмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: Можно легко представить себе модель параллельной цепи возбуждающего тока, в которой проводимость Gi учитывает ток потерь в сердечнике Ii, а индуктивная проводимость Bm — ток намагничивания Im.