Расчет потерь холостого хода.
Потери холостого хода Рх трансформатора состоят главным образом из потерь в активной стали магнитопровода. Электрические потери в первичной обмотке, вызванные током холостого хода, относительно весьма малы и ими обычно пренебрегают.
Потери в конструкционных стальных деталях остова трансформатора и диэлектрические потери в изоляции, имеющие место при холостом ходе, не поддаются точному расчету, и они обычно учитываются коэффициентом добавочных потерь, определяемым опытным путем.
Потери в стали состоят из потерь от перемагничивания (гистерезиса) и потерь от вихревых токов. Процентное соотношение этих потерь бывает различно и зависит от марки применяемой электротехнической стали. В горячекатаной высоколегированной стали марок Э42 и Э43 потери от вихревых токов составляют примерно 20—30% от полных потерь в стали, в холоднокатаной повышеннолегированной стали марок Э320 и ЭЗЗО — 65—75% от полных потерь в стали.
При расчете потерь в стали, а также при их измерении во время испытания трансформатора определяют общие потери в стали, не разделяя их по отдельным составляющим, так как в этом нет необходимости.
Потери в стали зависят от ее марки, толщины, частоты тока, индукции и веса. Значения удельных потерь, т. е. потерь на единицу веса, выражаемых в вт/кГ, нормированы ГОСТ 802—58. Однако в готовом трансформаторе на величину потерь в стали влияет еще целый ряд факторов, как-то: род изоляции пластин, применение отжига пластин после их обработки, качество сборки, конструкция магнитопровода и др. Точный учет влияния этих факторов не всегда возможен, поэтому при расчете пользуются кривыми или таблицами, составленными на основании испытания реальных конструкций магнитопроводов. К данным таблиц, взятым за основные, вносятся корректирующие поправки в виде коэффициентов, учитывающих конкретные особенности конструкций магнитопровода, а также и технологию его изготовления.
Значения удельных потерь и намагничивающей мощности холоднокатаной электротехнической стали марки ЭЗЗО, толщиной 0,35 мм для учебных расчетов могут быть взяты из табл. 4.1.
Таблица 4.1
| Индукция В, тл | Удельные потери | Индукция В, тл | Удельные потери | ||||
| р, вт/кГ | q, ва/кГ | q3, ва/см2 | р, вт/кГ | q, ва/кГ | q3, ва/см2 | ||
| 1,5 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,6 1,61 1,62 | 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,58 1,60 1,62 1,64 1,67 | 7,75 8,25 8,75 9,3 9,85 10,4 11,05 11,7 12,4 13,1 13,8 14,6 15,5 | 1,98 2,05 2,13 2,19 2,26 2,34 2,42 2,50 2,58 2,65 2,74 2,83 2,92 | 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,7 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 | 1,7 1,73 1,76 1,79 1,82 1,85 1,88 1,91 1,95 1,99 2,03 2,08 2,14 | 16,5 17,4 18,4 19,5 20,7 22,0 23,4 25,0 26,8 28,8 31,0 33,5 36,2 | 3,01 3,10 3,19 3,28 3,39 3,49 3,60 3,72 3,83 3,97 4,09 4,23 4,37 |
Примечания: 1. Значения удельных потерь для стали марок Э320 и ЭЗЗОА могут быть получены умножением данных таблицы на 1,15 и 0,85 соответственно.
2. Удельные потери стали толщиной 0,5 мм на 25% выше.
3. Значения удельной намагничивающей мощности для стали марки Э320 толщиной 0,36 и 0,5 мм на 20% выше данных таблицы; то же, для стали ЭЗЗОА примерно соответствуют данными таблицы.
Так как значение индукции в стержнях и ярмах обычно различаются между собой, то потери в стали определяются отдельно для стержней и ярм, и затем результаты складываются, т. е. потери в стали Рх определяются по формуле
PХ = pСТ GСТ + рЯ GЯ , (4.5)
где рСТ и рЯ - значения удельных потерь, взятые по таблице для определенных значений индукции, вт/кГ; GCT и GЯ — вес стержней и ярм, кГ.
К полученному по формуле (4.5) значению потерь в стали вносятся следующие поправочные коэффициенты:
а) коэффициент добавочных потерь КД, учитывающий неравномерное распределение индукции по сечению стержня и ярма, который может быть взят из табл. 4.2.
Таблица 4.2
| Вид сечения ярма | Коэффициент добавочных потерь КД при диаметре D стержня (мм) | |||
| до 200 | 200 — 300 | 300 — 500 | свыше 500 | |
| Прямоугольное..... Ступенчатое…….. | 1,0 — 1,01 1,0 | 1,02—1,05 1,0 — 1,02 | 1,05—1,1 1,03— 1,05 | 1,1 — 1,15 1.05—1,07 |
б) для неотожженных пластин холоднокатаной стали значения удельных потерь рСТ и ря увеличиваются на 10%;
в) при расчете потерь в магнитопроводе, собранном из пластин холоднокатаной стали обычной конструкции — с прямыми стыками, потери в углах магнитопровода увеличиваются. Это увеличение потерь происходит вследствие несовпадения направления магнитных линий и направления прокатки стали, и для индукции в пределах 1,5—1,7 тл может быть учтено коэффициентом 1,5 для стали толщиной 0,35 мм и 1,3 — для 0,5 мм. На этот коэффициент умножается вес стали углов магнитопровода. Расчет веса углов дан в примере расчета трансформатора.