Меню

Определить ток в намагничивающей обмотке

Расчет намагничивающей обмотки

Мощность, необходимая для сушки трансформатора,

где коэффициент теплопередачи, = 5 для утепленного бака и , = 12 для неутепленного бака; —площадь поверхности бака трансформатора, м , F=LH (периметр бака и его высота H для трансформаторов наиболее распространенных мощностей приведены в таблице 16.2); tКИП температура нагрева бака, tКИП = 100 °С; о tокр — температура окружающей среды, °С.

Периметр бака и его высота для трансформаторов наиболее распространенных мощностей

Удельный расход мощности

где = — поверхность части бака трансформатора, на которой размещена намагничивающая обмотка, м 2 ; — периметр бака, м.

Для определения длины намагничивающей обмотки, приходящейся на 1В подводимого к обмотке напряжения — А, можно воспользоваться уравнением вида А= 1,8298 , где АР — удельный расход мощности (кВт/м 2 ).

Зная значение А и подводимое напряжение U, определяют число витков намагничивающей обмотки:

где cos = 0,5. 0,7.

Сечение и марку провода для намагничивающей обмотки вы­бирают из следующих соображений. Для изготовления намагни­чивающей обмотки используют провода марок ПР, ПРГ или АПР. Кроме этих проводов, можно использовать провода марки ПДА. Плотность тока для проводов марок ПР и ПРГ 3. 6 А/мм 2 , а для проводов марки АПР — 2. 5 А/мм 2 . Зная допустимое значение плотности тока в намагничивающей обмотке, определяют сечение проводника

где q — сечение проводника, мм 2 ; I-ток сушки, A; j — плотность тока, А/ мм 2 .

Далее приведен пример расчета намагничивающей обмотки трансформатора.

Пример.Определить данные для намагничивающей обмотки трансформатора типа ТМ 1800/10. Периметр бака = 4,66 м, площадь его поверхности F= 14,6 м 2 . Бак трансформатора утеплен, температура окружающей среды = 20 С, высота бака Н6 = 3,1 м.

Решение. Мощность, необходимую для сушки трансформатора, определяют по формуле:

Площадь поверхности бака, занятая обмоткой,

Удельный расход мощности:

Длина намагничивающей обмотки на 1 В подводимого к обмотке напряжения

Зная значение А и подводимое напряжение U, определяют число витков на­магничивающей обмотки

Сечение и марку провода для намагничивающей обмотки выбирают из сле­дующих соображений. Для изготовления намагничивающей обмотки используют провод марки ПР. Плотность тока для проводов марок ПР 3. 6 А/мм 2 . Зная допустимое значение плотности тока в намагничивающей обмотке, определяют сечение

На основании расчетов принимают для намагничивающей обмотки провод марки ПР сечением 25 или 16 мм 2 .

Для циркуляции в баке нагретого воздуха на крышке устанавливают вытяжную трубу высотой 1,5. 2 м, а внизу бака открывают одно из отверстий. Температуру контролируют термометрами. Сушку ведут непрерывно. Периодически заме­ряют сопротивление изоляции обмоток и, если оно в течение 6. 8 ч не меняет своего значения при постоянной температуре в баке 105 °С, сушку считают законченной.

Отремонтированный и высушенный трансформатор подвергают окончательным (выпускным) испытаниям. Их результаты заносят в паспорт отремонтированного трансформатора.

Контрольные вопросы и задания

1. Опишите функциональную схему ремонта силовых трансформаторов с мас­ляным охлаждением. 2. Какие неисправности возникают в трансформаторах в процессе их эксплуатации? 3. Опишите технологию разборки силового трансфор­матора. 4. Как можно выявить наличие витковых замыканий в обмотках в процес­се осмотра? 5. В чем заключается ремонт обмоток? 6. Опишите методику сушки обмоток трансформатора. 7. Какие неисправности характерны для магнитопрово- да и как их устраняют? 8. Опишите способы очистки пластин магнитопровода от старой изоляции. 9. Перечислите основные неисправности арматуры трансформа­торов. 10. Как выполняют сборку трансформатора? 11. Опишите методику сушки трансформатора после его сборки.

Задание. Рассчитайте намагничивающую обмотку и выберите сечение про­вода для сушки трансформатора ТМ-160/10-0,4 при условии:

Источник

Определение намагничивающего тока

Расчет магнитной цепи машины проводим для режима холостого хода. Расчет провели с целью определения суммарного падения магнитного напряжения в замкнутом контуре магнитной цепи:

Эти падения магнитного напряжения соответствуют расчетному потоку полюса: Ф=0,0054 [Вб]. Провести магнитный поток по участкам позволяет магнитодвижущая сила обмотки статора, которая определяется произведением тока намагничивания Iм и числа витков обмотки w1. Наибольшее падение магнитного напряжения приходится на воздушный зазор: Fб/ Fц=338,34/584,85=0,578; практически это соотношение у проектируемых машин составляет от 60 до 90%; соотношение для проектируемого двигателя соответствует принятому для машин.

Читайте также:  Средства защиты работника от воздействия электрического тока

Необходимый намагничивающий ток обмотки статора находим из выражения Iм [A].

Относительное значение намагничивающего тока:

Рекомендуемое соотношение для этих токов от 0,2 до 0,35; размеры и обмотки рассчитаны, верно, допустимые соотношения соблюдены. Ток холостого хода обмотки статора:

3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ФАЗЫ МАШИНЫ

Расчет активного сопротивления фазы обмотки статора

Схема замещения фазы асинхронной машины и уравнения, описывающие соотношения между токами и напряжениями в ней, отражают физические процессы, происходящие в фазе машины. Зная параметры схемы замещения, можно рассчитывать любые режимы работы двигателя. Двигатель с вращающимся ротором сведен к неподвижной схеме, где вращение учтено в приведенном активном сопротивлении фазы ротора. На рис.15 приведена схема замещения фазы.

Параметры схемы замещения остаются неизменными при различных режимах работы машины: в пределах изменения скольжения от холостого хода до Sном их изменением можно пренебречь. При расчете пусковых характеристик происходит изменение параметров, из-за насыщения стали магнитопровода.

Активное сопротивление фазы обмотки статора найдем из выражения: R1 [Ом], где удельное сопротивление материала провода обмотки –

=1/57*10 6 [Ом*м] для меди при расчетной температуре в [ 0 С]; общая длина эффективных проводников в фазе обмотки статора — L1=l1ср*w1[м]; l1ср— средняя длина одного витка; l1ср=2(l1 +lл); lл – длина лобовой части секции;

Отсюда R1=256/(57*10 6 *0,785*10 -6 )=5,68 [Ом].

Расчет активного сопротивления фазы короткозамкнутого ротора

К фазе обмотки ротора относится один стержень с сопротивлением Rс и две прилежащих к нему части короткозамыкающего кольца с сопротивлением Rк. Активное сопротивление фазы обмотки короткозамкнутого ротора найдем:

R2=Rс+2Rк/[2sin(p*p/z2)] 2 [Ом]; сопротивление стержня – Rс= c*l2/Sc[Ом]; для литой обмотки ротора из алюминия – 1/ c =30*10 6 [Ом*м] при температуре в 115[ 0 С]; Sc=S2=78 [мм 2 ]; сечение короткозамыкающего кольца – Sк=78,23[мм 2 ]. Сопротивление кольца

Сопротивление стержня Rс=0,13299/30*10 6 *78*10 -6 =56,83*10 -6 [Ом]. Отсюда:

R2=56,83*10 -6 +49,4*10 -6 =106,23*10 -6 [Ом].

Приведенное активное сопротивление ротора:

=4*3*(570*0,91) 2 /110=29350,87 [Ом]; R2 1 =3,12 [Ом].

Расчет индуктивного сопротивления фазы обмотки статора

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора найдем из выражения: X1=15.8*f/100*(w1/100) 2 *l1/p*q1*(aп1л1+Xg1)[Ом], где q1— число пазов фазы под одним полюсом; a- коэффициент магнитной проводимости пазового, лобового и дифференциального рассеяния ( п1, л1, q1). Для пазовой магнитной проводимости по [1] в соответствии с рис.10 находим:

Для лобовой магнитной проводимости: л1=(0,34* q1/ l1)*( l1-0,64* ); l1=132,99 [мм]; =0,06547 [мм]; л1=(0,34*3/132,99)*(132,99-0,64*0,06547)=1,02.

X1=15,8*50/100*(570/100) 2 *0,13299/5*3*(22,58+1,02+2,6)=0,086 [Ом].

Расчет индуктивного сопротивления обмотки ротора

Индуктивное сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора найдем из выражения: X2=7,9*f1*l2*10 -6 *( п 2+ л2+ g2)[Ом], где п2, л2, q2— коэффициент магнитной проводимости для потока пазового, лобового и дифференциального рассеяния; l2=0,13299 [м]. По [1] в соответствии с рис.12 для пазовой проводимости находим: п2=h1/3b1*(1- b 2 1/8 Sc) 2 +0.96; h1=40 [мм]; b1 =3 [мм]; Sc=78 [мм 2 ]; п2=40/3*3*(1-3,14*3 2 /8*78) 2 +0,96=5.83

л2 =2,3*208,58/110*132,99*0,28 2 *0,672*208,58/(2*1,56+50)=1,1.

Для дифференциальной проводимости: q2 =t2/12б*Kб; t2=5,95 [мм]; б=208,75*10 -3 [мм]; Kб=1.23; q2=5,95/12*208,75*10 -3 *1,23=2,37. Отсюда:

X2=7,9*50*0,13299*10 -6 *(5,83+1,1+2,37)=0,488*10 -3 [Ом].

Приведенное сопротивление рассеяния фазы ротора:

Источник

Понятие и причины возникновения тока намагничивания трансформатора

В энергосистеме при подключении силового трансформатора к напряжению, а также при восстановлении рабочих параметров цепи после отключения оборудования на режиме короткого замыкания в питающей устройство обмотке возникает резкий толчок. Это явление получило название тока намагничивания трансформатора. Он имеет затухающий характер, а его максимальная величина превышает номинальный параметр, что необходимо учитывать при проектировании схем защиты оборудования.

Читайте также:  Формула вычисления ватт не ток

Понятие намагничивающего тока

Внезапное возрастание, то есть бросок тока намагничивания (БТН), объясняется насыщением сердечника магнитной индукцией. Трансформаторы динамически устойчивы к броскам благодаря изготовлению обмоток с учетом больших по кратности токов, как правило, возникающих при замыканиях накоротко. В среднем намагничивающий ток превышает номинальное значение прибора в 6-8 раз.

Схема

Рис. 1. Условия появления БТН

В режиме короткого замыкания напряжение силового агрегата характеризуется предельным понижением до нуля, а после отключения зоны повреждения устанавливается на зажимах устройства скачкообразно.

Восстановление магнитного потока происходит неравномерно и не сразу, что обуславливает возникновение переходного процесса, в течение которого образуются два потока – установившийся ФУ и свободный ФСВ. Для определения общего значения используется формула:

В точке отсчета, характеризующей начальный момент времени при t = 0, ФТО также приравнивается к нулю, поэтому справедливым представляется равенство ФСВ = – ФУ. Знаки полярности магнитных потоков совпадают во втором полупериоде, и, соответственно, результирующая величина достигает пикового максимума (ФТмакс).

Магнитные потоки в сердечнике под нагрузкой

Рис. 2. Магнитные потоки в сердечнике под нагрузкой

Схематически наблюдается отставание ФУ от UТ на 90 градусов, что говорит о зависимости ФСВ и ФТмакс от фазы напряжения. Данные величины достигают наибольших значений при включении – в момент прохождения UТ через ноль. Если не брать во внимание постепенное затухание, ФТмакс ≈ 2ФУ. Но пиковая величина потока может быть и выше, когда в толще сердечника присутствует остаточное намагничивание Фост, по знаку совпадающее с ФСВ.

Сердечник насыщается при значениях потоков, приближенных к 2ФУ, вызывая резкий бросок Iнам. Ток намагничивания образуется только в той обмотке цепи, на которую подается напряжение при включении. Он преобразуется через защитное устройство и поступает на реле, заставляя его срабатывать при соблюдении неравенства Iнам > Iс.з..

Сердечник трансформатора

Почему происходит бросок при включении

Кратковременный скачок характеризуется броском намагничивающего тока трансформатора (БТН). Его значения на одном и том же приборе могут отличаться по величине при разных включениях. Причиной образования БТН в силовых устройствах является внезапное изменение уровня напряжения намагничивания. Помимо нагрузки, передаваемой на обмотку, скачок может быть вызван и другими причинами:

  • внешнее короткое замыкание (КЗ);
  • восстановление напряжения в контуре;
  • преобразование КЗ;
  • несинхронное подключение генератора.

Ток намагничивания вносит дисбаланс на выводах трансформатора. Защита прибора воспринимает БТН как дифференциальный ток. Но чтобы она корректно выполняла свое назначение, система должна эффективно функционировать и отстраиваться с учетом БТН путем включения в цепь таких вспомогательных устройств, как промежуточные трансформаторы.

Чтобы скачки не повлияли на эксплуатационный ресурс службы агрегата, нежелательно допускать отключение трансформатора в результате бросков.

При включении обмотки на полную нагрузку вследствие асинхронного распределения мощности и переходных волновых процессов возникает высокое перенапряжение, способное вызвать внутреннее короткое замыкание.

броски трансформатора

Важно! Перенапряжения по причине БТН являются безопасными только при правильной организации дифференциальной защиты системы.

Как происходит процесс

При подаче нагрузки намагничивание прибора из-за включения рассматривается как негативное явление, способное спровоцировать БТН максимальной амплитуды. При отключении ток намагничивания сокращается до нулевой отметки, а магнитная индукция корректируется в зависимости от степени намагничивания стального сердечника, в результате чего в магнитопроводе сохраняется остаточная индукция.

Если через время повторить включение токопреобразующего устройства под напряжение, подчиненное синусоидальному закону изменения, магнитная индукция меняется со смещением остаточной величины до 90% от номинального значения. В результате возникает высокая амплитуда намагничивания и изменение формы кривой.

Кривая БНТ классического типа

Рис. 3. Кривая БНТ классического типа

Уровень намагничивающего тока затухает на десятые доли секунды, но полное «сглаживание» кривой наступает в течение нескольких секунд, а при определенных условиях – через несколько минут. Длительность затухания апериодической составляющей осциллограммы БТН обусловлена высокой амплитудой тока в начальный (нулевой) момент времени и содержанием разных гармоник. Пиковая величина зависит от нагрузочного напряжения и его параметров, а также от значения и полярности остаточного магнитного потока в сердечнике.

Читайте также:  Назовите действия которые оказывает ток проходя по электрической цепи

Пик тока может быть выше номинального значения для высокомощных агрегатов в 10-15 раз, а для приборов мощностью ( Способы блокировки на вторичной обмотке

Исключить ложные срабатывания на БТН можно несколькими способами. Опытным путем проверена эффективность метода замедления защиты (недостаток – потеря быстродействия), торможения, блокировки, которые не дали хороших результатов. Наиболее рациональными способами отстройки от токов намагничивания являются:

  1. Использование быстронасыщающихся трансформаторов.
  2. Отстройка дифференциальной отсечки.

Методы на практике доказали свою эффективность, отличаются высокой надежностью, простотой и сохранением важнейшего параметра защиты – быстродействия.

Источник



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Расчет — намагничивающая обмотка

Расчет намагничивающей обмотки для сушки трансформатора индукционными токами производится следующим образом. [2]

Расчет намагничивающей обмотки для сушки методом создания вихревых токов в статорах машин переменного тока или в индукторах машин постоянного тока выполняют следующим образом. [3]

Расчет намагничивающей обмотки для сушки трансформатора индукционными токами производится следующим образом. [4]

Расчет намагничивающей обмотки производится по методике и данным, приведенным в типовой Инструкции по эксплуатации и ремонту генераторов и в заводских инструкциях. [6]

Расчет намагничивающей обмотки начинают с определения необходимого числа витков. [8]

Расчет намагничивающей обмотки , т.е. определение необходимого числа витков и сечения провода, производится из условия, чтобы создать в статоре индукцию, примерно равную той, какая имеет место в рабочем режиме при эксплуатации. [9]

Задача расчета намагничивающей обмотки состоит в том, чтобы при заданной МДС определить конструктивные параметры обмотки, а также потребляемые ею ток и мощность. [10]

До начала сушки следует убедиться в отсутствии оставленных металлических предметов в расточке статора, так как они могут вызвать замыкание и повреждение стали. В связи с тем, что внутри статора провода намагничивающей обмотки будут находиться в условиях высокой температуры, нагрузка на них принимается равной 0 6 предельно допустимой для выбранного сечения. Расчет намагничивающей обмотки производится по методике и данным, приведенным в типовой Инструкции по эксплуатации и ремонту генераторов и в заводских инструкциях. [11]

Если необходимо высушить несколько машин, можно использовать и более высокое напряжение, чем это дают вторичные обмотки сварочных трансформаторов, например 220 В, включив намагничивающие обмотки машин последовательно. Намагничивающую обмотку накладывают поверх утепленного асбестом корпуса; ее можно располагать горизонтально или вертикально. Для более равномерного нагревания рекомендуется при горизонтальном расположении обмотки большую часть витков помещать в нижней половине корпуса. При наличии отверстий в корпусе обмотка может быть пропущена через них. Регулировка температуры нагрева производится периодическим выключением тока. Расчет намагничивающей обмотки может быть произведен аналогично методике расчета ее при сушке трансформаторов потерями в корпусе ( см. прилож. Число витков обмотки может быть подобрано и опытным путем. [13]

Если необходимо высушить несколько машин, можно использовать и более высокое напряжение, чем ото дают вторичные обмотки сварочных трансформаторов, например 220 е, включив намагничивающие обмотки машин последовательно. Намагничивающую обмотку накладывают поверх утепленного асбестом корпуса; ее можно располагать горизонтально или вертикально. Для более равномерного нагревания рекомендуется при горизонтальном расположении обмотки большую часть витков помещать в нижней половине корпуса. При наличии отверстий в корпусе обмотка может быть пропущена через них. Регулировка температуры нагрева производится периодическим выключением тока. Расчет намагничивающей обмотки может быть произведен аналогично методике расчета ее при сушке трансформаторов потерями в корпусе ( см. ирилож. Число витков обмотки может быть подобрано и опытным путем. [14]

Источник