Электрический расчет ТП по падению напряжения
4.1.1 Рассчитывают потери в сердечнике РС
, (4.1)
где P1 – удельные потери в сердечнике, рассчитанные по формуле (3.9);
B – рабочая индукция в сердечнике, выбранная в пункте 3.2.2;
GС – масса сердечника, берется из таблицы 3.2.
4.1.2 Определяют потери в обмотках по формуле
, (4.2)
где РГ – габаритная мощность ТП;
dU – заданное в ТЗ допустимое падение напряжения в обмотках.
4.1.3 Определяют соотношение потерь в сердечнике и в обмотках
. (4.3)
4.1.4 Рассчитывают максимальную температуру перегрева обмоток по формуле
, (4.4)
где Г – коэффициент неравномерности нагрева обмоток трансформатора, определяется из таблицы В.5. При наличии обволакивания термореактивными компаундами принимается Г ≈ 1,2…1,3;
a – коэффициент, пропорциональный коэффициенту теплоотдачи, рассчитывается по формуле (4.5);
Б – коэффициент, учитывающий участие сердечника и шасси в охлаждении катушки, рассчитывается по формуле (4.6);
SО – площадь охлаждения катушки, берется из таблицы 3.2.
, (4.5)
где a0 – коэффициент, пропорциональный коэффициенту теплоотдачи при типовых условиях, определяется из таблицы В.5. При наличии обволакивания термореактивными компаундами значение величины a0 уменьшается на 10%;
hК – высота намотки катушки, на данном этапе принимается hК ≈ h, м;
Da – относительное уменьшение коэффициента теплоотдачи, обусловленное снижением давления окружающей среды, определяется по рисунку 3.1 или рассчитывается приближенно по формуле (3.5).
, (4.6)
где m1 – коэффициент, учитывающий участие шасси в охлаждении катушки, выбирается из таблицы В.5;
b – отношение площадей охлаждения сердечника и катушки, берется из таблицы 3.2.
Так как на данном этапе tm еще не известно, то ее величина рассчитывается методом последовательных приближений. Необходимо априори (в нулевом приближении) задаться ее величиной, например = 50 К, и рассчитать по формуле (4.5) величину a(1) в первом приближении. Затем подставить значение a(1) в формулу (4.4) и найти
в первом приближении и сравнить ее величину с ранее принятой
. Если окажется, что
, то расчет продолжить. В формулу (4.5) подставить величину
и рассчитать a(2) во втором приближении, по формуле (4.4) рассчитать
и т.д., пока разница температуры перегрева в последнем и предпоследнем приближениях не окажется меньше 1 К.
Если, при заданном в ТЗ ограничении по температуре, расчетная величина tm окажется больше допустимой, то либо неправильно выбран расчетный случай, либо в расчетах допущены грубые ошибки.
4.1.5 Определяют ЭДС первичной обмотки Е1
. (4.7)
4.1.6 Рассчитывают число витков первичной обмотки
. (4.8)
4.1.6 Рассчитывают число витков вторичных обмоток
. (4.9)
4.1.7 Определяют активную I0А и реактивную I0Р составляющие намагничивающего тока
, (4.10)
, (4.11)
где HС – напряженность магнитного поля сердечника при рабочей индукции В, выбранной в пункте 3.2.2. HС определяется по характеристике намагничивания B[H], построенной по справочным данным из [7-9] для выбранного материала. Для электротехнических холоднокатаных анизотропных сталей характеристики намагничивания приведены в приложении Е;
lС – длина средней силовой линии магнитного поля сердечника, берется из таблицы 3.2;
dС – величина немагнитного зазора в разрезных сердечниках, мкм. Для броневых и стержневых разрезных ленточных сердечников рассчитывается по эмпирической формуле
. (4.12)
Здесь сечение сердечника QС в см2, а dС получается в мкм.
Для тороидальных ленточных неразрезных сердечников dС = 0.
4.1.8 Рассчитывают приведенный рабочий ток
, (4.13)
где KВi – корректирующий коэффициент приведения i-й вторичной обмотки к первичной (см. пункт 3.2.1).
4.1.9 Рассчитывают полный ток первичной обмотки
. (4.14)
4.1.10 Определяют относительный ток i1
. (4.15)
4.1.11 Определяют плотности тока в обмотках.
4.1.11.1 Рассчитывают среднюю плотность тока в обмотках
, (4.16)
где КО – коэффициент заполнения окна обмоткой для заданных условий, рассчитывается по формуле (4.17);
КН – коэффициент нагрева, рассчитывается по формуле (3.10) при найденной в пункте 4.1.4 температуре перегрева tm;
VК – объем катушки (катушек), определяемый из таблицы 3.2.
КО = (KО/KОТ)× KОТ, (4.17)
где KО/KОТ – выбранное в пункте 3.2.2 отношение коэффициентов заполнения;
KОТ – коэффициент заполнения окна при типовых условиях, берется из таблицы 3.2.
4.1.11.2 Определяют плотность тока во вторичных обмотках
, (4.18)
где e0 – оптимальное отношение плотности токов во вторичных обмотках к плотности тока в первичной обмотке, берется из таблицы 3.2.
4.1.11.3 Определяют плотность тока в первичной обмотке
. (4.19)
4.1.12 Определяют сечение проводов первичной и вторичных обмоток
. (4.20)
4.1.13 Уточняют максимальную рабочую температуру обмоток
t¢Р.max = tС.max+ t¢m, (4.21)
где tС.max – максимальная температура среды, заданная в ТЗ.
4.1.14 Уточняют выбор марки обмоточных проводов в соответствии с фактическим тепловым режимом работы (см. подраздел 2.6).
4.1.15 Для выбранной марки провода из приложения Б или из справочников [7-9] находят стандартные сечения проводов qПР.i для каждой обмотки, наиболее близкие к расчетным значениям qПР.Р.i.. Справочные данные о выбранных проводах рекомендуется свести в таблицу 4.1, в которой необходимо привести: марку провода, ГОСТ или ТУ; значения сечений проводов расчетные qПР.Р.i и стандартные qПР.i; диаметры выбранных проводов без изоляции di и с изоляцией dИЗ.i.
Таблица 4.1 – Справочные данные обмоточных проводов
Номер обмотки | Марка провода, ГОСТ или ТУ | qПР.Р, мм2 | qПР, мм2 | d, мм | dИЗ, мм |
… | |||||
i |