19. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке

Величина относительного изменения напряжения в двухобмоточных трансформаторах большой мощности обычно определяется по формуле:

;

при выводе этой формулы принято допущение , что в мощных трансформаторах с относительно небольшим током холостого хода не вносит большой погрешности в вычисляемую по этой формуле величину ΔU%. В маломощных же трансформаторах, по условиям уменьшения стоимости их, величина намагничивающего тока достигает 40–50% от активной составляющей рабочего тока, поэтому приведенная выше формула для определения ΔU% становится в этом случае весьма неточной. В этих трансформаторах величина ΔU% более точно может быть определена по следующим формулам:

а) двухобмоточный трансформатор

,

б) многообмоточный трансформатор

,

,

………………………………………………………

.

где ,, … берутся из задания,

, – из пункта 1.2.1.,

e_а1,e_а2,e_а3, … – из пункта 1.2.16.,

e_s1,,e_s2,e_s3, – из пункта 1.2.17.

Напряжения на зажимах вторичных обмоток трансформатора при номинальной нагрузке:

,

,

………………………..

,

где U₁берется из задания,

W₁,W₂,W₃, … – из пункта 1.2.5.

20. Проверка трансформатора на нагревание

Отдача тепла в окружающее пространство с открытых частей обмоток и сердечника маломощных трансформаторов в среднем составляет 13·10^-4Вт/см²при превышении температуры открытой поверхности трансформатора над температурой окружающей среды на 1º С. Тогда приближенно можно написать:

;

.

Так как между обмотками и сердечником имеется достаточный тепловой обмен, то без большой погрешности практически можно считать:

.

Следовательно, превышение температуры обмоток и сердечника трансформатора над температурой окружающей среды при указанном допущении приближенно можно определить по формуле:

,

где, P_м– суммарные потери в меди обмоток из пункта 1.2.11;

P_с– потери в стали сердечника из пункта 1.2.13;

∆θ^º– перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, который для пропитанных лаком обмоток приближенно может быть принят 10–15ºС;

S_сер– открытая поверхность сердечника трансформатора, см²;

S_обм– открытая поверхность обмоток трансформатора, см².

Величина открытой поверхности сердечника однофазного и трехфазного трансформаторов стержневого типа (см. Рис. 1 .8) может быть определена по формуле

[см²].

Для однофазного трансформатора броневого типа (см. Рис. 1 .8) эта поверхность будет:

[см²].

Величина открытой поверхности круглой катушки:

[см²].

Для прямоугольной катушки:

[см²],

где

[см];

a_c,b_cиh_яберутся из пункта 1.2.4,

H– из пункта 1.2.8.,

ε₀, δ₁, δ₂, δ₃, δ₁₂, δ₂₃, … – из пункта 1.2.9.,

l_я– из пункта 1.2.12.

Суммарное значение полученного здесь превышения температуры обмоток трансформатора θ^ºС не должно превосходить допустимой для маломощных трансформаторов величины 100–110^ºС, т.е.

.

21. Сводные данные расчета трансформатора

Вес стали сердечника, кг G_c

Удельный расход стали, кг/кВА G_c/P

Вес меди обмоток, кг G_м

Удельный расход меди, кг/кВА G_м/P

Отношение веса стали к весу меди G_с/G_м

Потери в стали сердечника, Вт P_с

Потери в меди обмоток, Вт P_м

Отношение потерь в меди к потерям в стали P_м/P_c

КПД при номинальной нагрузке η

Превышение температуры трансформатора над температурой окружающей среды θ˚С

Намагничивающий ток I_µ

Относительное изменение напряжения при номинальной нагрузке ∆U%

Анализируя полученные сводные данные, определяют необходимые изменения в расчете для полного удовлетворения всем техническим и экономическим требованиям. При выборе характера изменения исходных величин S_c,B_cиjможно воспользоваться приближенными соотношениями между основными параметрами трансформатора, приведенными ниже:

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ; ;

; ;

; ; ;

; ; ;

; ; .

Пользуясь приближенными соотношениями, можно найти нужное изменение исходных значений S_c,B_cиjдля окончательного варианта расчета трансформатора.

Следует заметить, что в целях экономии времени в первом варианте расчета могут не вычисляться следующие величины: r,e_a,e_s,x,zи.