Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Этот результат показывает, что в каждом килограмме проводникового материала, находящегося в прилегающем к каналу рассеивания слое, потери от вихревых токов составляют 44,7%, а полные потери в 1,447 рала превышают основные.
В табл. 2-1 приведены для восьми слоев среднем по высоте катушки значения осевой составляющей индукции Bma, удельных потерь от вихревых токов и удельных полных потерь , а также потерь от вихревых токов в процентах от основных потерь .
Таблица 2-2
Значения амплитуды осевой и радиальной составляющих индукции поля рассеяния и удельных потерь в отдельных слоях крайней, разделенной на 8 слоев катушки обмотки (см. рис.2-2)
Параметр Номер слоя 1 2 3 4 5 6 7 8 0,1307 0,1165 0,0975 0,0790 0,0602 0,0417 0,0226 0,0025 0,0355 0,0512 0,0620 0,0693 0,0733 0,0743 0,0720 0,0650 0,1410 0,1270 0,1155 0,1050 0,0950 0,0853 0,0757 0,0651 3,15 2,27 1,6 1,05 0,61 0,293 0,086 0,00105 2,7 5,6 8,25 10,25 11,7 11,8 11,1 9 5,85 7,87 9,85 11,3 12,31 12,093 11,186 9,001 26,4 32,25 34,27 36,25 37,7 38,71 38,49 37,56 35,4 22,2 29,8 37,4 42,8 46,7 45,8 42,4 34,1
В табл. 2-2 приведены полные и разделенные на составляющие удельные потери от вихревых токов, обусловленные 1 осевой и радиальной составляющими индукции поля рассеяния и крайней катушке обмотки. Для полноты следует отметить, что сложение составляющих потерь, выполненное в таблице, является некоторым приближением (рис. 2-2). В табл. 2-2 индексом а обозначены величины, относящиеся к осевой составляющей индукции, а индексом г - относящиеся к ее радиальной составляющей; остальные обозначения те же, что и в табл. 2-1.
Приведенные в табл. 2-1 и 2-2 значения индукции получены путем пересчета на номинальный ток значений, рассчитанных на вычислительной машине по программе расчета электродинамических усилий в режиме короткого замыкания. В программе расчета било учтено влияние стали стержня магнитопровода. Разделение катушки на 8 слоев было определено программой расчета и принято как достаточное для расчета возникающих при коротком замыкании сил. Из данных табл. 2-1 и 2-2 видно следующее. Для крайней катушки среднее значение потерь от вихревых токов составляет 37,5%, а среднее значение полных потерь -- 36,3 Вт/кг. Наибольшее отклонение от этих средних значений в сторону увеличения (для пятого слоя) составляет +6,5%, а в сторону уменьшения (для первого слоя) -11%. Для средней катушки среднее значение потерь от вихревых токов составляет 15,8%, а среднее значение полных потерь - 30,6 Вт/кг. Наибольшее отклонение от этих средних значений в сторону увеличения (для первого слоя) составляет +70%, а в сторону уменьшения (для восьмого слоя) -13%. Удельные полные потери в крайней катушке больше, чем в средней, на 100-(36,3-30,6)/30,6 = 18,65%.
Рис. 2-2. Изменение амплитуды и направления вектора индукции поля рассеяния по радиальному размеру крайней катушки обмотки. и - осевая и радиальная составляющие индукции поля рассеяний. Цифры 1-8 - порядковые номера слоев, на которые подразделена катушка.
Влияние изменения температуры масла
Предположим, что осевой перепад температуры масла в обмотке составляет . Это означает, что температура масла, относительно которой греется обмотка, для нижней катушки меньше на 20°С, чем для верхней. Предположим, что при температуре охлаждающего воздуха превышение средней температуры масла в обмотке , а средняя температура масла . Масло, поступающее в нижнюю часть обмотки, имеет температуру на 10°С меньше средней температуры масла, т. е. 55°С, а поступающее в верхнюю часть-на 10°С больше, т. е. 75°С. Пусть сумма перепада температуры по толщине витковой изоляции и перепада температуры между поверхностью изоляции обмотки и маслом и пусть она остается в первом приближении неизменной по высоте обмотки. С учетом этих данных температура меди нижней катушки , а верхней катушки .
Входящий в формулу (2-2а) для определения основных потерь при 75°С коэффициент С2 необходимо увеличить при температуре 80°С в (235+80)/(235+7о) = =315/310 раз, а при 100°С - в (235+100)/(235+75) = 335/310 раз. Следовательно, для определения удельных основных потерь необходимо вместо формулы (2-2а) использовать при температуре 80°С формулу
и при 100°С формулу
Входящий в формулу (2-la) для определения потерь от вихревых токов при 75°С коэффициент С1 необходимо уменьшить при температуре 800C в 310/315 раз, а при 100°С - в 310/335 раз. Таким образом, для определения потерь от вихревых токов необходимо вместо формулы (2-1а) использовать при температуре 80°С формулу
и при 100°С - формулу
.
Для данных примера (2-1) найденное по этим формулам значение удельных полных потерь для нижних катушек, имеющих температуру 80°С, составит 26,8 + 9,75 = 36,55 Вт/кг, а для верхних, имеющих температуру 100°С, составит 28,55 + 9,17 = 37,72 Вт/кг. Различие температуры масла у верхней и нижней катушек на 20°С вызывает различие в удельных потерях на
2-2. Поверхность обмоток охлаждения и теплоотдача
Прокладки, размещенные между катушками, закрывают на 31-39% их горизонтальную поверхность, отдающую тепло посредством конвекции 1 (рис. 2-3 и 2-4). Потери, выделяющиеся в частях катушки, закрытых прокладками, передаются в открытые части путем теплопроводности. По этой причине через открытые поверхности отдается на 31 - 39% больше тепла, чем выделяется в этих частях. Это увеличение поверхностной плотности теплового потока па открытых поверхностях катушек вызывает увеличение перепада температуры как по толщине изоляции, так и на пограничной поверхности.