Электрические машины

4.2. Расчет потерь  короткого замыкания

     Основные  потери в обмотках находятся по формуле, Вт:

                                    ,                                         (4.2)

где    – уточненная плотность тока в соответствующей обмотке, А/мм²;

     – коэффициент, учитывающий удельное сопротивление и плотность

металла обмоток, при расчетной температуре 75^оС следует принять = 2,4 для меди  и = 12,75 для алюминия.

     Расчетной температурой по ГОСТ 11677-75 при термостойкости изоляции класса  А  является  75^оС. 
 
 

     Коэффициент   добавочных потерь:

       для прямоугольного провода –

                                      ,                     (4.3) 
 
 
 
 
 
 

       для круглого провода –

                                       ,                     (4.4)

где    – размер неизолированного провода в радиальном направлении, мм;

     – то же в осевом направлении, мм;

     – диаметр круглого неизолированного провода, мм;

     – число проводников в радиальном направлении;

     – число проводников в осевом направлении (по высоте);

       – коэффициенты,

                                           (4.5) 
 
 
 

                                                           (4.6)

     Значения  коэффициента α  в формуле (4.3) или (4.4)  принимаем: для прямоугольного медного провода – 95,  алюминиевого  –  37;  для круглого провода – соответственно  44  и  17. 
 
 
 
 
 

     Число проводников в осевом и радиальном направлении определяется типом обмотки и конструкцией витка. Для описанных выше обмоток эти величины могут быть определены по табл. 4.1.

Т а б л и ц а  4.1

     Число проводников в осевом  и радиальном направлениях

 
 
 
 
 
 
 
 

     Сечение отвода принимается равным сечению витка, длина отвода при соединении обмоток в «звезду» ; в «треугольник» – где – высота соответствующей обмотки.  
 

     Масса металла отводов, кг,

                                         .                             (4.7) 
 
 
 
 

     Потери  в стенках бака можно приблизительно определить по эмпирической зависимости, Вт:

                                  .                                                        (4.8) 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Полные  потери к. з. будут равны сумме  найденных выше потерь, Вт:

                 (4.9) 
 

     Полные  потери к. з. по формуле (4.9) не должны отличаться от заданных более чем на  ±15 %.  Косвенным контролем правильности расчетов может служить соотношение массы металла обмоток НН и ВН, следовательно,  основные потери в них близки друг другу. 
 

                                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             4.3. Расчет   напряжения  короткого замыкания

     Находим средний диаметр канала рассеяния, мм,

                                                (4.10) 
 
 
 
 
 

       ширину приведенного канала рассеяния,  мм,

                                                                                    (4.11) 
 
 
 
 
 
 
 

параметр

                                                                                                      (4.12) 
 
 
 
 
 
 
 

     Активная  составляющая напряжения к. з. (в процентах  от номинального напряжения) :

                              .                                       (4.13) 
 
 
 
 

     Реактивная  составляющая  напряжения к. з., %,

                                  (4.14)

где – коэффициент приведения реального поля рассеяния к прямоугольной форме,  обычно = 0,93 – 0,98 ; в данном случае  можно принять = 0,95;

       –  коэффициент, вводимый при расположении регулировочных витков в середине обмотки,

                                                                                  (4.15) 

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Полное  напряжение к. з., %,

                            (4.16)

       Расчетное напряжение к. з. не должно  отличаться  от  заданного более чем на  ±5 %. Например, при заданном = 5,5 %   допускается   расчетное   = 5,23 – 5,78 %. (Это очень жесткое условие.)

               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. РАСЧЕТ  ПОТЕРЬ  И  ТОКА  ХОЛОСТОГО   ХОДА

5.1. Расчет  массы   стали

     Для ориентировочного расчета массы стали магнитной системы найдем следующие размеры (рис. 5.1), мм:

        

 высоту  стержня   ,                      (5.1)

где       – высота обмотки, мм;

     –изоляционный промежуток (см. подразд. 2.3), мм;

           
 
 
 
 
 
 
 
 

расстояние  между центрами стержней

                                            ,                      (5.2)

где – наружный диаметр обмотки ВН, мм;

  – изоляционный промежуток, мм.  
 
 
 
 
 
 

       Ориентировочная масса стали стержней,  кг,

        ,                                       (5.3)

где – активное сечение стержня, рассчитывается по формуле   (2.12), мм²;

         –  плотность электротехнической   стали, = 7650 кг/м³.

         
 
 
 
 
 

   Масса стали ярма, кг,

    ,                                 (5.4) 

где  – активное сечение стали стержня, мм²;

                          – коэффициент усиления ярма (см. подразд. 2.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Объем стали в углах магнитной системы, заштрихованных на рис. 5.1,

,

если  при этом принять ориентировочную  высоту ярма » , 
 
 
 
 
 
 
 
 

 суммарная  масса стали в углах, кг,

                                        ,                                       (5.5) 
 
 
 
 
 
 

общая масса стали трансформатора, кг,

                                         .                                     (5.6)

5.2.  Расчет потерь  холостого хода

     Для принятой марки стали и индукции в стержне  по табл. 5.1 находим удельные потери в стержне [4]. 
 

     Индукция  в ярме  , для этой индукции по табл. 5.1 находим удельные потери в ярме ,.  
 
 

     Тогда потери х. х. (потери в стали) можем ориентировочно определить по выражению, Вт:

  ,    (5.7)

где – коэффициент, учитывающий добавочные потери, вызванные резкой стали, снятием заусенец, перешихтовкой верхнего ярма, прессовкой магнитной системы;  можно принять = 1,15 – 1,20;

     – коэффициент увеличения потерь в углах магнитной системы, в  данном расчете можем принять = 10,2 – 10,6 .

                                                                                                      

  

Т а б л и ц  а  5.1

Удельные  потери, Вт / кг, холоднокатаной стали

марок 3404 – 3407