Розрахунок магнітної системи

3.5 Розрахунок магнітної системи

Визначення розмірів магнітної системи і маси стали (п. 8.1 [1]).

Прийнята остаточно конструкція трифазної плоскої шихтованної магнітної системи, що збирається з пластин холоднокатаної текстурованої сталі марки 3404, завтовшки 0,35 мм по рис. А.16. Стрижні магнітної системи скріпляються бандажами із склострічки, ярма пресуються ярмовими балками. Розміри пакетів вибрані по табл. 8.3 [1] і приведені на рис. А.16 для стрижня діаметром =0,22 м без пресуючої пластини. Число ступенів в перерізі стрижня =8, у перерізі ярма =6.

Таблиця 3.7. Розміри пакетів в перерізі стрижняі ярма (у половині поперечного перерізу), мм

	Стержень				Ярмо
1		215		23		215		23
2		195		28		195		28
3		175		15		175		15
4		155		12		155		12
5		135		9		135		18
6		120		5
7		105		4

Ширина стрижня (рис.А.16б) =0,215 м.

Повний переріз стрижня по табл. 8.7 [1] для стрижня діаметром =0,22 м без пресуючої пластини

=

353

∙10-4 м2,

Активний переріз стрижня

0,97∙0,0353=0,0342 м2.

Повний переріз ярма

=

360,5

∙10-4 м2,

Активний переріз ярма

0,97∙0,0361=0,035 м.

Ширина ярма (загальна товщина пакетів стрижня)

=0,192 м

Об'єм кута магнітної системи

=

6460

∙10-6 м3,

Об'єм стали кута магнітної системи

=0,97•0,00646=0,00627 м3.

Довжина стрижня (див. рис.А.16)

=0,469+0,05+0,05=0,569 м.

Висота магнітного пакету, рис.А. 16

=0,569+2∙0,215= 1,00 м

де =0,215 м.

Відстань між осями стрижнів (див. рис.А.16, А.17)

=0,408+18∙10^-3=0,426 м.

Довжина магнітного пакету (див. рис. А.16)

=2∙0,426+0,215=1,067 м.

Визначення мас стрижнів і ярем

Маса сталі кута магнітної системи =7650∙0,00627=48 кг

Маса сталі ярма

2∙0,035∙2∙0,426∙7650+

+2∙48=456+96=552 кг.

Маса стали стрижнів по (8.11)

3∙0,569∙0,0342∙7650=447 кг.

3∙(0,0342∙7650∙0,215-48)=25 кг

447+25=472 кг

Загальна маса стали

=472+552=1024 кг

Визначення втрат холостого ходу по п 8.2 [1].

Магнітна система шихтуєтся електротехнічної тонколистової рулонної холоднокатаної текстурованої сталі марки 3404 завтовшки 0,35 мм.

Індукція в стрижні

12,16/(4,44∙50∙0,0342)= 1,60 Тл.

Індукція в ярмі

12,16/(4,44∙50∙0,035)= 1,56 Тл.

Індукція на косому стику

= 1,60/1,41= 1,13 Тл.

Число косих зазорів в магнітній системі

=

4

.

Число прямих зазорів

=

3

.

Площі перерізу немагнітних зазорів на прямому стику рівні відповідно активним перерізам стрижня і ярма. Площа перерізу стрижня на косому стику

1,41∙0,0342=0,0482м²

По табл. 8.10 знаходимо питомі втрати в сталі (шихтовка в одну пластину):

а) у стрижні при = 1,60 Тл

=

1,295

Вт/кг;

у прямому зазорі при = 1,60 Тл

=

645

Вт/м2;

б) у ярмі при = 1,56 Тл

=

1,207

Вт/кг.

у косому зазорі при = 1,60/1,41= 1,13 Тл.

=

334

Вт/м2.

По тексту гл. 8 [1] ітаблицям 8.11, 8.12 і 8.13 [1] для сталі 3404 завтовшки 0,35 мм при наявність відпалу визначаємо коефіцієнти.

Якщо число ступенів в перерізі ярма рівне або відрізняється на одну два ступеня від числа ступенів в перерізі стрижня, то розподіл індукції в ярмі і стрижня можна вважати рівномірним і прийняти коефіцієнт збільшення втрат, залежний від форми перерізу ярма =1,0. Для ярма із співвідношенням числа ступенів стрижня і ярма, рівним трем =1,04: рівним шести =1,06, для ярма прямокутного перерізу =1,07. Отже вибираємо

=

1,0

.

Для відпаленої стали 3404 приймаємо (стор. 380 [1]) коефіцієнт збільшення питомих втрат в сталі від технологічних чинників

=

1,05

.

Коефіцієнти  і  збільшення втрат в сталі, залежно від способу пресування приймаємо при відпаленої сталі по табл.8.12 [1]

=

1,03

.

і

=

1,05

.

Коефіцієнт  збільшення втрат в сталі що враховує наявність задирок післянарізки пластин із смуги рулону. При видаленні задирок

=

1,0

.

Покриття пластин ізоляційною лаковою плівкою збільшує втрати в сталі в =1,0 при повітряному охолоджуванні пластин після покриття і в 1,04 разу при водяному охолоджуванні.

Перешихтовка верхнього ярма остова при установці обмоток приводить до збільшення втрат, які враховуються коефіцієнтом . При потужності трансформатора до 250 кВА =1,01, при 400-630 кВА – 1,02, при 1000 – 6300 кВА – 1,04 – 1,8 і при 10000 кВА і більш – 1,09. Приймаємо

=

1,04

.

Коефіцієнт, що враховує збільшення втрат в кутах магнітної системи по табл. 8.13 для сталі 3404 при комбінованому стику по рис. А.1

=

7,5

.

Втрати холостого ходу по (8.32) [1]:

[1,05

∙1∙(1,295∙472+1,207∙456-4∙1,207∙48+(1,295+1,207)/2∙7,5∙48)+

+(4∙334∙1,41∙0,0342 +3∙645∙0,0342)]∙1∙1,03∙1,04=1692 Вт.

У правильно розрахованому трансформаторі відхилення дійсних втрат від розрахункових складає в середньому . Згідно ГОСТ 11677-85 для втрат струму в готовому трансформаторі встановлений допуск +15%. Таким чином, в розрахунку слід витримувати втрати холостого ходу в межах норми відповідного ГОСТ плюс 7,5% (див. стр.384 [1]).

Відхилення розрахункового значення втрат холостого ходу від заданого (гарантійного)

=(1692-1480)∙100/1480=14,3 %.

Розрахунок струму холостого ходу.

Питома потужність, що намагнічує, згідно табл. 8.17 [1]

а)в стрижні при = 1,60 Тл

=

1,775

В∙А/м2;

б) в ярмі = 1,56 Тл

=

1,575

В∙А/м2;

г) на прямому стику (у прямому зазорі ) при = 1,60 Тл

=

23500

В∙А/м2;

в) на косому стику (у косому зазорі) при = 1,60/1,41= 1,13 Тл.

=

2875

В∙А/м2.

Для прийнятої конструкції магнітної системи і технології її виготовлення використовується формула (8.43) [1], в якій згідно табл. 8.12 і 8.21 приймаємо коефіцієнти.

Коефіцієнт  враховує вплив різки смуги рулону на пластини; для відпаленої сталі марки 3404

=

1,18

.

Коефіцієнт  враховує вплив того, що зрізає задирки; для відпалених пластин 1 (задирки зрізають).

Коефіцієнт  враховує збільшення потужності, що намагнічує, в кутках магнітної системи залежно від ширини пластини другого пакету, по табл. 8.21 для =0,195

=

1,4

.

Коефіцієнт  враховує пресування магнітної системи при відпаленої сталі по табл.8.12 [1] приймаємо (стр.394 [1])

=

1,05

.

Коефіцієнт  враховує перешихтовку верхнього ярма при потужності 1000-6300 кВА згідно стр.394 [1]

=

1,04

.

Коефіцієнт  залежить від форми стиків в крайніх і середніх стрижнях магнітної системи. З табл.8.20 для прийнятої шихтовки рис.А.1,б для індукції = 1,60 Тл

=

42,45

.

[1,18∙1∙(1,775∙472+

+1,575∙456-4∙1,575∙48+(1,775+1,575)/2∙42,45∙1,4∙48)+ 4∙2875∙0,0482+

+3∙23500∙0,0342)∙1∙1,05∙1,04=11011 ВА.

Струм холостого ходу

=11011/10•740=1,488 %,

Відхилення розрахункового значення струму холостого ходу від заданого (гарантійного) не слід допускати більш ніж на половину допуска, дозволеного ГОСТ 11677-85 (дозволений допуск +30%, стр.398 [1]):

=(-)•100/1,76=-15%.

Активна складова холостого ходу

1692/(10∙740)=0,23 %.

Реактивна складова струму холостого ходу

(1,488²-0,23²)^1/2= 1,47 %.

Коефіцієнт корисної дії трансформатора

=(1-(9196+1692)/

/(740∙10³+9196+1692))∙100=98,5 %.

Висновки по третьому розділу

В результаті розрахунків одержані наступні характеристики:

Найменування параметра	Значення	Відхилення в % від заданого значення
Потужність, кВА	740	-
Номінальна лінійна напруга обмоток ВН, В	6000	-
Номінальна лінійна напруга обмоток НН, В	400	-
Схема і група з'єднання обмоток	У/У0-0	-
Номінальний лінійний струм обмоток ВН, А	71,3	-
Номінальний лінійний струм обмоток НН, А	1069,4	-
Втрати короткого замикання, Вт	9196	3,3 %
Втрати холостого ходу, Вт	1692	14,3 %
Напруга короткого замикання %	5,65	1%
Струм холостого ходу %	1,488	1,488 %
Коефіцієнт	2,16