Основные показатели эффективности магнитных систем

 

Магнитная система трансформатора является одним из важнейших его компонентов, ее качество и эффективность существенно влияет как на функциональные, так и на энергоресурсные свойства трансформатора.

Стремление к повышению качества и эффективности проектируемых силовых трансформаторов неизбежно вступает в противоречие с ограничениями по ресурсам и энергетическим затратам. Поэтому уровень качества трансформатора и его сборочных узлов должен быть оптимальным в условиях заданной (или перспективной) проектной экономической ситуации. Однако для возможности выполнения такой оптимизации прежде всего необходимо установить номенклатуру(набор) показателей качества и эффективности.

К таким показателям, обусловленным обычно требованиями государственных стандартов, относятся:

- показатели конструктивные - по удельным массам и объемам по отношению к номинальной мощности;

- показатели экономного использования сырья, энергии и трудовых ресурсов;

- уровни потерь, тока холостого хода;

- показатели экологические - по уровню шума, по степени влияния на окружающую среду;

- показатели конструктивной эффективности использования свойств электротехнической стали, объема активной части, коэффициенты уровня добавочных потерь и намагничивающей мощности;

- показатели технологичности – трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость, затраты на изготовление.

Номенклатура показателей качества функциональных компонентов трансформатора определяет комплекс и уровень технико-экономических и других требований и является основной для оценки качества разработки проекта.

В процессе развития трансформаторостроения в теории и практике проектирования МС и обмоток трансформаторов использовались различные показатели эффективности, но каждый из них отражает только часть их свойств и не характеризует этих основных конструктивных компонентов с достаточной полнотой. Поэтому необходим учет комплекса показателей. Для возможности комплектования необходимого набора показателей эффективности их оценки, анализа и применения, каждый из них должен быть предоставлен в формализованном виде - как математическая зависимость от параметров трансформатора в виде математической модели (ММ).

Одним из важных обобщенных показателей, которые обуславливают основные размеры и габариты трансформатора, являются показатели эффективности использования объема, занимаемого его главными конструктивными компонентами – магнитной системой и системой обмоток.

Это коэффициенты заполнения площади поперечного сечения стержня МС активной сталью ( ) и площади «окна» трансформатора активным проводниковым материалом( ) при постоянных значениях электромагнитных нагрузок (Bс, j).

Полная мощность трансформатора может быть выражена через эти коэффициенты следующим образом:

, (3.1)

где - площадь поперечного сечения активной стали стержня магнитной системы;

- постоянный коэффициент;

F, H –соответственно ширина и высота «окна» трансформатора (рис3.1);

m – число фаз;

- фазный ток и фазное напряжение первичной и вторичной сторон.

Из зависимости (3.1) следует, что при увеличении может быть либо повышена полная мощность трансформатора при данных значениях F, H и , либо получена та же полная мощность S при меньших , F и H, т.е. при меньшем расходе активных материалов. Для определения возможностей повышения этих показателей эффективности необходимо рассмотреть их более детально.

 

1.3.2. Коэффициент заполнения площади поперечного сечения стержня активной сталью ( )

Коэффициент ( ) выражается как отношение

, (3.2)

где – площадь поперечного сечения активной (чистой стали) стержня магнитной системы;

– полная площадь фигуры, описанной вокруг поперечного сечения стержня.

Коэффициент заполнения «окна» магнитной системы трансформатора проводниковым материалом выражается через размеры «окна» и площадь поперечного сечения в “ окне ” проводников всех обмоток

, (3.3)

где - площадь поперечного сечения активного проводникового материала в окне;

- площадь поперечного сечения витка і-ой обмотки;

-число витков і-ой обмотки;

n – число обмоток трансформатора;

k –число фаз в окне;

- ширина и высота «окна»

Так как современная электротехническая сталь выпускается с изоляционным покрытием, а форма поперечного сечения стержня, образуемого наборами пластин стали, отличается от формы поперечного сечения внутреннего пространства размещаемых на стержне обмоток, этот коэффициент удобно представлять в виде произведения двух коэффициентов Kс и

, (3.4)

где Kс – коэффициент, учитывающий заполнение листов стали чистой(активной сталью). Коэффициент Kс равен отношению площади поперечного сечения активной стали стержня к площади поперечного сечения пакетов и называется коэффициентом заполнения сталью. Величина Кс зависит от толщины листов стали, степени коробоватости листов и усилия оппрессовки стержня. Для ЭТС с заданными параметрами, толщиной листов, усилием запрессовки Кс принимается постоянным;

– коэффициент использования площади геометрической фигуры , описанной вокруг поперечного сечения стержня.

Этот коэффициент равен отношению площади поперечного сечения пакетов стержня к площади геометрической фигуры. В силовых трансформаторах могут применяться магнитные системы, поперечное сечение которых вписывается в геометрические фигуры различной формы (круг, прямоугольник, овал и т. д.). Форма геометрической фигуры предопределяет не только форму витков обмотки, но также и расход активных материалов и технологию производства трансформатора. В трансформаторах с плоской шихтованной магнитной системой и у некоторых видов пространственных магнитных систем площадь сечения стержня образуется ступенчатой фигурой, вписанной в окружность с диаметром D. Площадь активной стали в поперечном сечении стержня:

, (3.5)

где si– площадь поперечного сечения стали в i – ом пакете стержня;

с – число ступеней (углов пакетов) в одной четверти круга, описанного вокруг поперечного сечения стержня

(3.6)

При заданном числе ступеней (с), толщине листов и изоляции электротехнической стали, числе охлаждающих каналов в МС, усилии оппрессовки коэффициент Кгтакже останется практически постоянным, поэтому коэффициент =const .

У магнитных систем с эллиптической формой фигуры, в которую вписывается поперечное сечение стержня, коэффициент определяется по формуле:

, (3.7)

где а и b - соответственно длины большой и малой осей эллипса, описанного вокруг поперечного сечения стержня.

Для магнитных систем с прямоугольной формой поперечного сечения .

При ступенчатой форме сечения тем больше, чем больше число ступеней (с), чем тоньше толщина изоляции пластин и толще пластины. Чем больше , тем меньше периметр фигуры, огибающей поперечное сечение стержня, меньше средняя длина витков обмоток и расход провода.

 








Дата добавления: 2016-11-02; просмотров: 645;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.