Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 [129] 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

после подключения трансформатора к сети. В установившемся режиме и наведенная э. д. с. и магнитный поток синусоидальны и симметричны относительно нулевой линии. Однако в момент подключения к сети синусоидальный магнитный поток может быть расположен полностью выше или ниже оси, соответствующей установившемуся режиму. В этих крайних случаях, в момент приложения напряжения, максимальное значение магнитной индукции равно удвоенному значению индукции, полученному при установившемся режиме. Это в свою очередь вызывает насыщение сердечника, причем максимальное значение тока хо-

14-2 в. Схемы замещения. Для облегчения анализа работы трансформатора часто используют схемы замещения. Схемы, показанные на рис. 14-12 и 14-13, приведены соответственно к первичной и вторичной цепям

Рассмотрение схемы на рис. 14-12, а позволяет установить влияние параметров цепи на работу трансформатора. Например, величина индуктивности khx определяет нижний предел частоты для трансформатора. Коэффициент связи k определяет величину индуктивности рассеяния, а индуктивность рассеяния и емкость вторичной обмотки - верхний предел частоты для трансформатора.

Рассеяние Рассеяние fi\

,1, Ч(~к) ¥-•<) (W 2


Рис. 14-12. Схемы замещения трансформаторов. R - сопротивление, учитывающее полные потери в сердечнике; а - схема замещения для определения тока первичной обмотки /t; сопротивления вторичной обмотки и нагрузки умножены на отношение NIN%, так что цепь может рассматриваться как трансформатор с коэффициентом трансформации, равным единице; б - схема замещения для определения тока первичной обмотки идеализированного трансформатора, имеющего полную связь между обмотками, бесконечно большую индуктив ность намагничивания и не имеющего потерь в сердечнике, сопротивления обмоток и паразитной емкости.

лостого хода может в 100 или более раз превысить его значение в установившемся режиме (эти пусковые явления часто создают трудности защиты цепи при использовании определенных типов предохранителей и выключателей). Для создания определенной величины э. д. с. в первичной обмотке важна только скорость изменения синусоидального потока в установившемся режиме. Таким образом, синусоидальный поток не должен быть обязательно расположен симметрично относительно нулевой линии потока, чтобы наводить в обмотках синусоидальные э. д. с. Когда по обмоткам не проходит постоянный ток, синусоидальный поток в установившемся режиме располагается симметрично относительно нулевой линии потока, однако это обычно происходит только после переходного периода, следующего за подключением к сети. В момент подключения к сети синусоидальный поток смещается во времени (отстает от приложенного напряжения на 9П°) так, что мгновенная скорость изменения потока наводит необходимую э. д. с. (наведенная-э. д. с. примерно равна приложенному напряжению, см. § 14-1). Кроме того, синусоидальный поток располагается в положительной или отрицательной области его значений так, что величина первоначально устанавливающегося потока равна нулю. Поэтому обычно в момент подключения к сети синусоидальный поток расположен несимметрично относительно нулевой линии. Синусоидальный магнитный поток устанавливается сразу в момент подключения к сети (без переходного процесса), если момент включения совпадает с положительным или отрицательным максимумом приложенного напряжения.

Схема замещения идеализированного трансформатора, приведенного к первичной цепи, показана на рис. 14-12, б. В идеализированном трансформаторе потери в сердечнике, сопротивления обмоток и паразитная емкость равны нулю. Кроме того, коэффициент связи равен единице, т. е. первичная обмотка транс-

i-г Иг I-ГШЛ-CZZ1-1 -г

Рис. 14-13. Схема замещения вторичной обмотки трансформатора.

форматора имеет бесконечно большую индуктивность, а индуктивность рассеяния равна нулю.

14-2 г. Расчет индуктивности рассеяния. Величина индуктивности рассеяния 2, приведенная к данной обмотке, пропорциональна квадрату числа витков обмотки, средней длине витка, толщине обмотки и расстоянию ее от других обмоток и обратно пропорциональна длине обмотки. Индуктивность рассеяния почти не зависит от материала сердечника и степени его насыщения. Индуктивность рассеяния может быть уменьшена путем применения широких однослойных обмоток с минимальным рас-

1 Определения таких терминов, как коэффициент связи k, взаимная индуктивность М, индуктивность рассеяния и г. д., даны в § 13-1. (Прим. автора.)

2 О технике измерения см. § 13-1. (Прим. автора.)



стоянием между ними. Дополнительное снижение индуктивности рассеяния достигается путем размещения первичной обмотки между слоями вторичной. На рис. 14-14 показаны различные типы обмоток, а в подписи к рисунку даны формулы для определения индуктивности рассеяния трансформатора, приведенной к первичной обмотке. Значения постоянных в этих выражениях получены опытным путем и в не-

с заземлением на одном конце, вторая - с заземлением в середине обмотки и третья - для незаземленной обмотки. Выражения, содержащиеся в подписях к рис. 14-16-14-18, приближенные. Чем больше число слоев в данной обмотке, тем меньше ошибка. Диэлектрическая проницаемость большинства органических электроизоляционных материалов, применяемых в трансформаторах, составляет 3-4.

f--1


<ТГТ шшш i i t -л

1


г) *

Рис. 14-14. Различные типы обмоток и формулы для расчета индуктивности рассеяния. Значения индуктивности рассеяния на вторичной стороне можно найти, заменяя Nx на N2. Рисунки иллюстрируют расположение обмоток в окне трансформатора.

i(d + ± j. 10-5 мгн. 3,4Wf Л , ii1T».\ ,n .

pi "



Xi + d2 + d3 + + -

-s мгн; 5 мгн.

10-5 мгн.

суммарная индуктивность рассеяния первичной и вторичной обмоток, приведенная к первичной

обмотке, / - средняя длина витка; N± - число витков первичной обмотки. Примечание. Все размеры даны в дюймах.

которых примерах не соответствуют значениям, вычисленным для идеального случая.

14-2 д. Расчет паразитной емкости. Распределенные емкости обмоток и емкость между обмотками и сердечником (или экраном) являются важнейшими параметрами, определяющими возможность работы трансформатора на высоких частотах. Основные соотношения для определения паразитной емкости между началом и концом каких-либо двух соседних слоев обмотки трансформатора или между однослойной обмоткой и сердечником или экраном даны на рис 14-15.

При определении действующей паразитной емкости обмотки должно быть принято во внимание место, в котором обмотка заземлена.Для многослойных обмоток можно применять формулы, приведенные в подписях к рис. 14-16- 14-18, причем первая из них - для обмотки

14-2 е. Размеры трансформатора. Объем трансформатора при определенной величине нагрузки зависит от таких данных, как допускаемое превышение температуры, способ охлаждения (форсированное воздушное и т. п.), материал сердечника и требования к изоляции. Сплошная кривая на рис. 14-19 дает зависимость среднего объема трансформаторов в кожухе от средней мощности первичной и вторичной обмоток по данным, полученным для нескольких сотен трансформаторов, которые были спроектированы несколькими предприятиями и рассчитаны на рабочую частоту 60 гц и превышение температуры 40° С при обычном воздушном охлаждении.

При определенных типах нагрузок, вызывающих искажения формы кривой токов в обмотках трансформатора, мощности первичной и вторичной обмоток становятся различными.



Начало слоя

Сердечник

Коней слоя

изоляция между обмоткой и сердечником


Рис. 14-15. Основные формулы для расчета распределенной емкости между обмотками и сердечником.

Сдц - измеренная емкость между сердечником и обмоткой, когда концы обмотки соединены:

0,225№s СД1 = -л- •

- действующее значение емкости между сердечником и обмоткой, если один вывод об мотки соединен с сердечником.

Примечание. Эта формула пригодна также для расчета емкости между двумя слоями одной и той же обмотки.

распределенная емкость между нача-

лом и концом

многослойной обмотки: 0.30/бг (т - \)

Здесь а - диэлектрическая проницаемость меж дуслойной изоляции, I - средняя длина витка, дюймы, Ь - длина слоя, дюймы; d - толщина изоляции витков и слоя,

дюймы, т - число слоев.

Экран

К симметрич- .ir-ной нагрузке чгт-

CGB\&7777777777777777777777?, К Сердечник

-Я"

Рис 14-17 Действующее значение распределенной емкости обмотки, которая заземлена в средней точке и имеет симметричную относительно земли нагрузку.

сО\ CG2

-~4 + ~4~

-f- емкость проводов, пф.

0,31Ы (т- 1);

I - средняя длина витка, дюймы; b - длина обмотки, дюймы, а - диэлектрическая проницаемость

слойной изоляции, т - число слоев,

d - толщина изоляции провода и обмотки, дюймы,

С, и Cq - в пф.

между-

$нран

нагрузке

W7777Z777777777777777m?77777Z.

у* Сербе чнин


Рис. 14-16 Действующее значение распределенной емкости нагруженной обмотки с одним заземленным выводом.

cd + Cqx+-,;-

0,3lbs (т - 1)

- емкость проводов, пф, 0,225/6= (т - 0,5)

0,225/frs 3d

- средняя длина витка, дюймы,

- длина обмотки, дюймы, диэлектрическая проницаемость между-слойной изоляции,

- толщина изоляции провода и изоляции обмотки, дюймы,

число слоев,

С, CD, CG1, CG2 - в пф.

незаземлемнои нагрузке

Энраи


Сердечник

р -

Lei -

сог-


Рис. 14-18. Действующее значение распределенной емкости ненагруженной и незаземлеи-ной обмотки

-G1LG2

CG\ -j- CG2

ОЛ/fr: (m - 1) dm~

j- емкость проводов, пф.

0,225/6; (m - 0,5) dm

I - средняя длина витка, дюймы, Ь - длина обмотки, дюймы,

s - диэлектрическая проницаемость между слойной изоляции, т - число слоев;

d - толщины изоляции провода и изоляции обмотки, дюймы,

С, ср и Сс

- в пф.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 [129] 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0021