Библиотека технической литературы. Книги, программы, статьи, схемы и др.

233354431
суббота 21 апреля 2018

Главная

Гидропривод

Оборудование

Справочники

Робототехника

Машиностроение

Электропривод

Электротехника, радиотехника

Рефераты

Обмен ссылками

Поиск

КИНОблог

 


 

Форум >>>

adfun.ru

Страницы: << .... 17 18 [19] 20 21 22 23 24 25 26 27 .... >>

ре. Для ее оценки можно применить формулы (4-4) и (4-5), введя в них (при обычных соотношениях размеров) поправочный множитель порядка 0,75. Для оценки основных потерь в обмотке такого реактора в формулу (4-8) следует вместо h ввести., где R — средний

радиус.

В стержневом или бронестержневом реакторе с зазорами радиальные силы, действующие на обмотку, и основные потери в обмотке примерно в раз

меньше (где—суммарный зазор в стержне и — радиус стержня), чем определяемые по формулам (4-6) и (4-7). При этом в формулу (4-4) для осевой силы вместо высоты окна h также следует подставлятьт. е. осевые силы оказываются во столько же раз больше. Формула (4-5) остается в силе, но под подразумевается объем опор, расположенных в зазорах стержня.

Изменение тока и магнитного поля вызывает в обмотках, магнитной системе и элементах конструкции реактора потери от вихревых и циркулирующих токов и гистерезиса. Расчеты этих потерь рассмотрены в соответствующих последующих главах. При периодическом токе значения энергии поля через период повторяются, т. е. реактор лишь периодически накапливает энергию в своем магнитном поле, а затем отдает ее обратно. При синусоидальном токе накопление и возврат энергии происходят дважды за период" и реактивная мощность реактора будет:

В случае несинусоидального тока понятие «реактивная мощность» бесполезно [4-1].

Рассмотрение работы трансформатора удобно начинать с режима XX — питания одной из обмоток от источника с переменным напряжением при разомкнутых других обмотках. При XX имеется только основное магнитное поле. В случае замкнутой (без немагнитных зазоров) ненасыщенной магнитной системы магнитная индукция вне нее во много раз меньше, чем в ней, и практически весь магнитный поток, называемый основным потоком, локализован в магнитопроводе. Изменение основного магнитного потока индуктирует одинаковое напряжение во всех витках всех обмоток, расположенных на одном и том же стержне. Если пренебречь потерями в первичной обмотке, то напряжение на ее выводах равно индуктированному в ней напряжению и трансформа*

тор преобразует напряжение первичной обмотки в ряд других напряжений, пропорциональных отношениям чисел витков других обмоток к числу витков первичной обмотки, т. е. пропорциональных коэффициентам трансформации [1-3]. Чем меньше ток и потери XX, тем меньше эксплуатационные расходы на потребляемую трансформатором активную и реактивную мощности.

При нагрузке вторичных обмоток (например, присоединении к ним резистора*- и^и реактора), в них и в первичной обмотке возникают токи, уменьшающие магнитное поле и индуктированное напряжение в первичной обмотке. Токи, во много раз превышающие ток XX, вызывают .заметное магнитное поле вне магнитопровода и существенные индуктированные им напряжения. Для каждой из обмоток алгебраическая сумма падения напряжения в ее электрическом сопротивлении постоянному току и напряжения, индуктированного в ней результирующим магнитным полем, всегда равна напряжению на ее выводах.

При замкнутой ненасыщенной магнитной системе суммарная МДС пренебрежимо мала по сравнению с МДС отдельных обмоток. Тогда для соотношений токов имеется простое условие — сумма МДС всех обмоток в каждом окне магнитопровода равна нулю. Магнитное поле при таком условии называется полем рассеяния. В номинальном рабочем режиме крупного силового трансформатора реактивная мощность поля рассеяния во много раз больше намагничивающей мощности основного магнитного поля и составляет заметную часть номинальной мощности. Такое поле рассеяния вызывает значительные добавочные потери, иногда приводящие к опасным местным нагревам. Предельным случаем является замыкание вторичных обмоток или одной из них накоротко. При этом в каждой из замкнутых обмоток индуктированное результирующим магнитным полем напряжение уравновешивается падением напряжения в относительно малом электрическом сопротивлении обмотки. Напряжение, индуктированное в первичной обмотке, должно быть равно приложенному напряжению за вычетом падения напряжения в ней — произведения ее тока на электрическое сопротивление постоянному току. Создание большого магнитного потока вне стали магнитопровода требует появления больших токов в обмотках. Если первичное напряжение на обмотке или ее

Рис. 4-2. К оценке усилий при КЭ в простые концентрических обмотках трансформатора.

части при КЗ не больше, чем при XX [4-2], то магнитные потоки при КЗ не больше, чем при XX, так как из приложенного напряжения вычитается большее падение напряжения.

-

При КЗ реактивная мощность поля рассеяния, пропорциональная квадрату токов, во много раз превышает номинальную мощность трансформатора. С точки зрения усилий при КЗ трансформатор можно рассматривать как реактор, магнитное поле которого ограничено областью канала рассеяния (обмоток и канала между ними). При допущениях и обозначениях, принятых выше для реактора, в случае простых концентрических обмоток (рис. 4-2) из (4-7) и (4-4) или (2-76), пренебрегая активной составляющей сопротивления КЗ, получаем:

где — средние' растягивающие (в наружной об-

мотке) или сжимающие (во внутренней обмотке) механические напряжения при наибольшем ударном токе от радиальных сил, действующих на обмотку;—сум-

марные осевые силы в обеих обмотках ііри токе; по [8-4] при обычных соотношениях размеров сила во внутренней обмотке примерно равна и в наружной ;— ударный коэффициент тока КЗ; согласно [4-3] для мощных трансформаторов принимается= =1,8; U и —напряжения при КЗ и номинальное первичной обмотки; —ширина канала рассеяния; Д =

аи а2 и с — радиальные размеры двух обмоток и канааа-Фмежду ними; и — средние радиусы этих обмоток; — амплитуда

индукции в стали при XX и номинальном напряжении; 50б — сечение проводникового материала соответствующей обмотки.

При указанных условиях механические напряжения зависят только от соотношений размеров, т. е. при строгом геометрическом подобии они не зависели бы от размеров трансформатора.

Перевозбуждение приводит к насыщению магнитной системы и резкому росту намагничивающего тока. Созданное этим током магнитное поле может вызвать добавочные потери и опасные местные нагревы. При сильном перевозбуждении возможны заметные осевые усилия в обмотках.

Ток нейтрали обмотки, соединенной в звезду, при отсутствии обмотки, соединенной в треугольник, вызывает магнитные потоки, замыкающиеся от ярма к ярму помимо магнитопровода. Если ток нейтрали велик, то эти потоки могут вызывать опасные местные потери в стяжных устройствах, стенке бака и других деталях конструкции.

4-2. ПОТОКИ МОЩНОСТИ

Анализ путей передачи энергии внутри электромагнитных устройств обычно проводят с помощью вектора Пойнтинга — вектора плотности потока мощности. Такой анализ применяется при углубленном изучении принципа работы и роли элементов устройства

Рассмотрим потоки мощности сначала в реакторе, для определенности приняв, что в данный момент напряжение и ток положительны, т. е. поток мощности направлен в магнитное поле реактора и энергия поля увеличивается (в другие моменты времени энергия поля выводится из реактора). Если пренебречь потерями и изменением картины магнитного поля нз-за насыщения стали, то характер картины линий вектора Пойнтинга, т. е. трубок потока мощности, всегда одинаков, меняются лишь интенсивность и знак. Вектор Пойнтинга [1-1] равен векторному произведению напряженностей элек-

трического й магнитного полей

где а — угол между векторами £ и Я.

Поток этого вектора сквозь поверхность представляет мгновенную электромагнитную мощность, передаваемую сквозь эту поверхность. Определение основных составляющих напряженности магнитного поля в реакторе ■ и трансформаторе обычно не вызывает принципиальных затруднений, а прн определении напряженности электрического поля в переменном магнитном поле бывают недоразумения (например, часто предполагают, что из осевой симметрии магнитного поля следует осевая симметрия электрического поля, тогда как в действительности решающую., роль для электрического поля играют граничные условия, т. е. расположение отводов).

В простейшем броневом реакторе с одновитковой обмоткой и отводами из листа с осевым размером h, близким к высоте окна (рис. 4-3), напряженность магнитнф-о поля практически оди-

накова во всем пространстве внутри обмотки и между отводами и направлена параллельно оси обмотки. Несущественные искажения магнитного поля есть и у торцов сечения шин '[2-3, 4-4]. Напряженность электрического поля в промежутке между шинами, имеющем

Рис. 4-3. Картина потоков мощности в броневом реакторе с одновитковой обмоткой из листа.

ширину с, составляет Следовательно, вектор Пойнтинга

в этой областии его потокВнутри

обмотки напряженность электрического поля быстро уменьшается с удалением от отводов (рис. 4-3). Вблизи отводов она примерно обратно пропорциональна длине электрической силовой линии, так что поток вектора Пойнтинга, пропорциональный этой напряженности и длине указанной силовой линии, остается почти неизменным. Далее становятся заметными падение напряжения до данной электрической силовой линии и, следовательно, уменьшение потока вектора Пойнтинга. Если потери не уяиті^вать и лист обмотки считать сверхпроводящим, то у его поверхности отсутствует касательная составляющая напряженности электрического поля и, следовательно, отсутствует нормальная к поверхности обмотки составляющая вектора Пойнтинга. При этом вся энергия остается в области внутри обмоток.

На нормальной к поверхности обмотки составляющей вектора Пойнтинга (в приведенном примере отсутствующей) основано рассмотрение потоков мощности в трансформаторе и реакторе в [4-4]. Недоразумение было вызвано тем, что электрическое поле раскладывалось на несколько составляющих, в числе которых была симметричная (неизменная по окружности) составляющая индуктированного электрического поля, но названия и определения этим составляющим не давались. Результат интегрирования вектора Пойнтинга при этом оставался правильным, поскольку каждая из остальных составляющих (электростатическое поле, стационарное электрическое поле при отсутствии потерь, переменная составляющая индуктированного поля) дает нулевой поток энергии через рассматриваемую замкнутую поверхность. Например, если для определения напряженности электрического поля напряжение между шинами разделить не на расстояние между ними, а на длину витка, то в дальнейшем расчете после умножения полученного вектора Пойнтинга на длину витка и высоту обмотки (вместо расстояния между шинами и их высоты) получится численно правильный результат (но другого знака!).

* Из соотношений (4-15) и

где— площадь внутри обмотки, через которую проходит магнитный поток ф; V — объем поля.

Как видно, мощность, поступающая со стороны отводов, расходуется на изменение энергии магнитного поля внутри обмоткн wm.

В броневом реакторе с дисковой обмоткой из двух катушек, содержащей w витков прямоугольного провода (рис. 4-4), поток вектора Пойнтинга ui из отводов попадает в межкатушечный канал. С углублением в обмотку напряженность электрического поля и радиальный поток вектора Пойнтинга в канале линейно уменьшаются

 

Библиотека технической литературы теперь находится по адресу http://bamper.info

При использовании материалов с сайта ссылка на spravka.w6.ru обязательна

                 Наша кнопка:

Copyright © 2008 Spravka

  bigmir)net TOP 100Яндекс цитированияКупите рекламу от 5 центов за клиента!Рейтинг@Mail.ruПокупаем рекламу. Дорого.Rambler's Top100ПРОДВИЖЕНИЕ и РАСКРУТКА 
WEB сайта (сайтов) в сети ИнтернетМЕТА - Украина. Рейтинг сайтов.



Москаленко 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  
Зимин 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38  
Лейтес 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65