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

233354431
суббота 24 февраля 2018

Главная

Гидропривод

Оборудование

Справочники

Робототехника

Машиностроение

Электропривод

Электротехника, радиотехника

Рефераты

Обмен ссылками

Поиск

КИНОблог

 


 

Форум >>>

adfun.ru

Страницы: << .... 36 37 [38] 39 40 41 42 43 44 45 .... >>

полиения £=0,95 имеем:

Если поставить условие, что рассматриваемые потери, например, в 50 раз меньше основных потерь в стали, т. е. р= =0,05 Вт/кг, то

Следовательно, минимально допустимое удельное сопротивление стали с ее изоляцией в направлении, перпендикулярном листам, равно р=15 Ом-м при d=0,7 м; 2 Ом-м при 0,25 м и 0,2 Ом-м при 0,08 м.

Сопротивление изоляции всего магнитопровода — электрическое сопротивление между его крайними листами — при квадратном сечении стержней и ярм (dXd) равно где I — суммарная длина всех стержней и ярм. При круглом сечении диаметром d сопротивление равно:

т. е. в л/2=1,57 раза больше, чем при квадратном сечении (под интегралом х понимается координата по толщине пакета пластин, если считать от середины сечения).

При указанных выше условиях (2% потерь, ширина пластин 0,7; 0,25 и 0,08 м) и суммарной длине частей магнитопровода соответственно 30; 6 и 1 м сопротивление изоляции гИз должно быть ие менее 0,75; 0,5 и 0,3 Ом. В крупных трансформаторах нормируют сопротивление именно такого порядка, в небольших — в несколько раз большее, поскольку при неизменной изоляции пластин естественно получающееся сопротивление обратно пропорционально линейным размерам — см. (7-67). Лишь в самых малых трансформаторах применяют сталь без изоляции пластин.

7-8. ШУМ И ВИБРАЦИИ

Основным источником шума и вибраций в трансформаторах и реакторах с замкнутыми (без зазоров) магнитопроводами является продольная магнитострикция активной стали (§ 6-6). Поскольку изменение длины пластины не зависит от знака магнитной индукции, то частота первой гармоники изменения размеров магнитопровода при отсутствии постоянного подмагиичиваиия равна удвоенной частоте сети (100 Гц при частоте сети 50 Гц). Ввиду нелинейной зависимости длины от индукции, существенно отличающейся от квадратной параболы, даже при синусоидальном магнитном потоке изменение размеров содержит значительные высшие гармоники. Звуковое давление при неизменной амплитуде пропорционально частоте звука, т. е. роль высших гармоник относительно подчеркнута. Сильно повышается относительная роль высших гармоник при определении уровня шума в децибелах по условной стандартизованной шкале А, 1 примерно соответствующей зависимости чувствительности человеческого уха от частоты. I

Вопросы измерений й нормирования шуМа трансформаторов рассмотрены в [1-30, 3-11, 7-19, 7-20].

Ввиду сильной роли высших гармоник, наличия дополнительных источников шума, сложной формы остова и бака, а также плохо поддающихся расчету путей передачи шума через металлоконструкции и масло теоретических методов оценки шума трансформаторов и реакторов нет и вряд ли такие методы появятся. Обобщение опытных данных для отечественных масляных трансформаторов с магнитопроводами из стали марок 3414 или М6Х [7-20J дает следующие эмпирические формулы:

где La — средний уровень шума на измерительном расстоянии 0,3 м, дБ по шкале A; ST — типовая мощность трансформатора, MB-А; К=57 при классах напряжения 6—10 кВ; 59 — прн 35 кВ; 61 — 110—150 кВ; 63 — 220 кВ; 64 — 330 кВ и 65 при 500—750 кВ; G — масса магнитопровода, т; В — номинальная индукция, Тл. При стали марки 3413 уровень шума примерно на 3 дБ (по шкале А) выше. Уровень шума трансформатора с пространственным стыковым маг-питопроводом примерно на 3 дБ (по шкале А) выше, чем с плоским шихтованным, а с дутьем иа 3 дБ (по шкале А) выше, чем без него. Кроме указанных, в [7-20] приведены данные о влиянии ряда других факторов. Обзор методов расчета шума трансформаторов и борьбы с ним имеется в [3-11, 7-21, 7-22].

В реакторах, имеющих магнитные системы с зазорами, а также броневые и ярмовые, возникают значительные магнитные силы, действующие на части магнитопровода у зазоров или поверхности окна [см. формулу (2-28)]. При ненасыщенной стали и синусоидальном токе сила содержит постоянную составляющую, практически ни на что не влияющую, и одну гармонику с частотой, равндй удвоенной частоте сети. Колебания с частотой 100 Гц человеческое ухо воспринимает сравнительно плохо, так что проблема шума для таких реакторов не более остра, чем для трансформаторов. Механические же колебания остова и других частей реактора представляют опасность, особенно если собственная частота колебаний недалека от частоты возбуждающей силы и возможно резонансное увеличение амплитуды колебаний по сравнению со статическими смещениями (деформациями) частей под действием такой же силы. Вибрации особенно опасны в мощных шунтирующих реакторах, где порядок собственных частот колебаний часто близок к 100 Гц. Иногда приходится идти иа то, чтобы первая резонансная частота была ниже 100 Гц, а вторая выше, например 50 и 270 Гц в реакторе 750 кВ [7-23].

При несинусоидальном магнитном потоке или при насыщении стали в силе возникают высшие гармоники [7-24] и опасность совпадения частоты одной из них с одной из собственных частот возрастает. При наличии постоянного подмагничивания магнитные силы содержат составляющую с частотой, равной частоте сети.

В связи с механическими разрушениями обмоток, баков и деталей конструкции из-за вибраций следует отметить, что число циклов 10 млн., считавшееся в «сопромате» достаточно большим для определения предела усталости, в реакторе достигается за 107/(2-50Х X 3600-24) = 1 сут. При увеличении числа циклов прочность многих материалов продолжает снижаться примерно по прямой линии в ло-

гарифмИческом масштабе. В случае совпадения собственных частот колебаний отдельных деталей с удвоенной частотой сети возможны поломки даже при ничтожно малых силах (например, были-случаи поломки стяжных шпилек трансформаторов).

ГЛАВА ВОСЬМАЯ

расчет магнитного поля вне стали 8-1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Расчет магнитного поля вне магнитопровода является основой для определения индуктивности, добавочных потерь и электродинамических усилий. Для расчета усилий, действующих на отдельные элементы обмоток, и местных добавочных потерь необходимо знать параметры магнитного поля в соответствующих местах. Подробная картина поля используется при точных расчетах суммарных усилий и полных потерь и при реализации способов их снижения. Поэтому детальный расчет поля с помощью цифровой ЭВМ занимает центральное место в подробном электромагнитном расчете трансформаторов и реакторов [8-1, 8-2]. Его отдельным аспектам посвящено множество работ — см., например, список литературы, упоминаемой в [8-3]. Часто расчет и исследование поля занимают значительное место в публикациях по электродинамической стойкости трансформаторов при КЗ и по добавочным потерям — например, см. обзор [8-4] и доклады Е. Стенквиета, А. Пишона, Д. Кулда, Е. Пирктля, М. Ойяма, С. Апетрея, Л. Торсе-ка, Э. А. Манькина и другие доклады СИГРЭ [8-5], доклады симпозиума в г. Лодзи (1979 г.) [8-21].

Большой список литературы дан в [8-6]. Там же приведены разработанные авторами методы расчета поля для относительно сложных расчетных моделей, вплоть до многостержневого трансформатора с прямоугольным баком. Они были реализованы в виде программ для ЭВМ.

В публикациях последних лет основное внимание обращается на наиболее точные методы определения поля расчетом на ЭВМ либо моделированием. Однако наибольшая достижимая точность необходима не всегда, часто нужна быстрая оценка порядка величин. Упрощенное представление картины магнитного поля бывает достаточным при выводе формул для расчета таких интегральных параметров, как индуктивность, полные потери, суммарные усилия. Кроме того, погрешности,

обусловленные разными допущениями, могут иметь разные знаки, и не всегда точнее более сложный метод, учитывающий больше факторов. Упрощенные способы расчета часто позволяют учесть факторы (например, сложную форму в плане бака реактора без стали — см. § 8-7), не поддающиеся учету в имеющихся сложных методах расчета. Ниже обращено внимание на систематизацию влияющих факторов и упрощенные методы, приемлемые для расчета нручгігуїо.

При выборе допущений (§ 8-2) необходимо иметь в виду цели, для которых выполняется расчет поля. Для определения индуктивности и суммарных потерь и усилий местные особенности и неоднородности поля обычно несущественны, а для расчета местных потерь и нагревов они часто важны.

8-2. ОСНОВНЫЕ ДОПУЩЕНИЯ

Рассмотрим типичные допущения.

1. Отсутствуют вихревые токи в проводах обмоток, отводах, электростатических экранах и других небольших проводящих частях, а также в магнитопроводе. При обычных размерах проводов и промышленной частоте влияние этих токов на поле ничтожно мало. При высокой частоте вытеснение магнитного поля из проводящих частей может быть заметным. Для грубой преувеличенной оценки влияния вихревых токов на поле вне этих частей можно принять, что электрическая проводимость бесконечно велика и, следовательно, магнитное поле не проникает в рассматриваемые тела — так же, как было бы при их магнитной проницаемости, равной нулю. Для оценки потока в обмотках с прямоугольными проводами, расположенными ровными рядами, можно использовать кривую Кнв (см. рис. 6-8) и применить метод, изложенный в § 11-3. Например, для расчета магнитного потока или индуктивности при обмотке из листа или многослойной с малыми осевыми промежутками между проводами в трансформаторе с равно-высокими концентрическими обмотками или реакторе с широкими торцевыми ярмами достаточно разделить на Кнв площадь проводов (колеи) в сечении, перпендикулярном оси обмотки. При обмотке из фольги можно принять, что радиальная составляющая магнитной индукции в сечении обмотки отсутствует, а на осевую вихревые токи не вЛияют (§ 11-5).

2. Ток равномерно распределен по параллельным проводам обмотки, т. е. предполагается идеальная транспозиция. Можно ввести в расчет неодинаковые токи в проводах или группах проводов (катушках, группах катушек, например половинах обмотки ВН при расщепленной обмотке НН) или отдельно оценить магнитное поле циркулирующих токов и наложить его на поле основных равномерно распределенных токов (например, при параллельном соединении соседних проводов или катушек).

3. Сечение обмотки имеет вид ряда участков (зон) простой формы, почти всегда прямоугольников, в пределах каждого из которых ток (МДС) распределен равномерно, т. е. плотность тока постоянна. Это означает, что токи равномерно «размазаны» по сечению проводов, катушек, слоев вместе с их изоляцией и охлаждающими каналами, а не только по сечению жил проводов. Число зон определяется возможностями применяемой вычислительной техники и неравномерностью обмотки. При использовании мощной ЭВМ можно принять, что каждая катушка является зоной и вопрос о критериях неравномерности обмотки для ее деления на зоны исчезает. Сейчас эти критерии довольно громоздки. Для расчета вручную или математического моделирования (см. § 2-4) рекомендуется построить эпюру плотности или линейной плотности тока (МДС па единицу площади сечения или высоты обмотки) с учетом различий катушек и каналов, а по ней на глаз выбрать высоты минимального числа зон так, чтобы в каждой зоне площадь и координата центра тяжести упрощенной и точной эпюр совпадали, а разность эпюр не содержала бы подряд участков одного знака, имеющих значительную площадь. Погрешность от упрощения обмотки—это магнитное поле разности реальной и упрощенной систем токов, характеризуемой разностью указанных эпюр. Чем чаще чередуются токи разных знаков, тем слабее поле такой системы и тем быстрее оно убывает с удалением от обмотки (см. § 8-4).

4. Все части имеют относительно простую форму, их поверхность сглажена. Почти всегда стержень магнитопровода, имеющий ступенчатое сечение, заменяется круговым цилиндром (кроме случая определения магнитной проводимости между стержнем и боковым ярмом [7-7]). Диаметр цилиндра часто берется равным диа-

метру описанной окружности стержня, хотя правильнее, видимо, брать диаметр, эквивалентный стержню по площади поперечного сечения. Иногда эквивалентный диаметр принимают равным ширине пластин наибольшего пакета стержня. Поверхность торцевого ярма, обращенную к обмотке, считают бесконечной плоскостью (вместе с магнитными шунтами или полками ярмовых балок) или наличие ярм не учитывают совсем. Видимо, для области в окне магнитопр^ода точнее считать ярма бесконечными; на поле вне окна при отсутствии магнитных шунтов ярма почти не влияют.

5. Ферромагнитные части или их крупные участки имеют одинаковую магнитную проницаемость во всех точках, т. е. задача может решаться как линейная. Магнитная проницаемость может быть разной в разных режимах. Если не учитывается магнитное поле вихревых токов, то можно принимать разную магнитную проницаемость для различных моментов времени в течение периода или переходного процесса. При прямоугольной кривой намагничивания стали [по формуле (66) в случае цг=1], одинаковой индукции во всех точках участка до насыщения и совпадении направления напряженности поля после насышения с направлением индукции в этой же точке до насыщения можно применить принцип наложения даже для такой существенно нелинейной системы. В этом случае поле представляется как сумма: 1) поля при ненасыщенной стали, созданного токами, соответствующими индукции Bs в насыщающемся участке; 2) поля при отсутствии стали на этом участке, созданного разностью реальных и указанных токов. Таким образом, необходимо решить две линейные задачи вместо одной нелинейной. В случае существенного вытеснения поля вихревыми токами магнитная проницаемость должна считаться постоянной в течение периода, при этом можно применить метод эквивалентных синусоид. При несинусоидальных токах и переходных процессах одновременный учет нелинейности и вихревых токов очень труден. Из возможных путей расчета наиболее перспективным здесь представляется метод вторичных источников (фиктивных токов на границах участков с разной магнитной проницаемостью или в областях ее плавного изменения) в сочетании с интегральными уравнениями и элементами метода сеток [2-7, 2-8, 8-7].

6. В обмотках отсутствуют осевая и радиальная со-

 

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