Втрати холостого ходу трансформатора Рх складаються з втрат в стали сердечника, а також в сталевих елементах конструкції остова трансформатора, електричних втрат в первинній обмотці, викликаних струмом холостого ходу, і діелектричних втрат в ізоляції. У силових трансформаторах діелектричні втрати і втрати від струму холостого ходу не враховуються. Втрати в елементах конструкції трансформатора при холостому ході невеликі і враховуються разом з іншими додатковими втратами. Таким чином, потужність холостого ходу приймається рівною втрат потужності в сталі магнітопровода.
Втрати в стали сердечника поділяються на втрати від гистерезиса і вихрових струмів. Для гарячекатаної легованої сталі перші з них складають 70-80%, а другі 30-20% від повних втрат в стали при товщині листів відповідно 0,5 і 0,35 мм. У холоднокатаної
легованої сталі втрати на гістерезис становлять 25-35% і від вихрових струмів 75-65% від повних втрат в стали.
У практиці розрахунку зазвичай визначають повні втрати в сталі, не розділяючи їх, і користуються при цьому експериментально встановленої залежністю між індукцією і питомими втратами в стали. Дані експериментального дослідження стали зводяться в таблиці або зображуються кривої питомих втрат
Р = f (B).
Методика розрахунку втрат залежить від марки стали, з якої виготовлений муздрамтеатр.
Якщо сердечник виготовлений зі сталі, то методика розрахунку простіше, ніж при виготовленні муздрамтеатру з холоднокатаної сталі.
Так, у разі виготовлення сердечника з гарячекатаної сталі розрахунок втрат холостого ходу ведеться в наступному порядку:
визначають повну масу стали, кг,
Gст = Gс + Gя;
втрати холостого ходу, Вт, за висловом
Ро = Кg (PcGc + PяGя),
де Рс і Ря - питомі втрати в 1 кг стали стержня і ярма, залежні від величини індукції Нд і ВЯ, марки і товщини листів стали і частоти;
Kg - коефіцієнт додаткових втрат, який може бути прийнятий.
Для трансформаторів з діаметром стрижня dст до 20 см Kg = 1,0 # 184; 1,01; dст = 20 # 184; 30 см - Kg = 1,02 # 184; 1,05; dст = 30 # 184; 50 см - Kg = 1,05 # 184; 1,1;
dст більше 50 см - Kg = 1,07 # 184; 1,15.
Індукція в стержні Нд, Тл, в ярмі ВЯ, Тл, визначається для остаточного встановлених значень Пс і ПЯ
Вс =; Вяза = Зс.
Значення Рс і Ря для різних значень індукції і марки стали можуть бути взяті з табл. 1 для сталей гарячої прокатки.
Активна складова струму, А, холостого ходу
Iоа = або у відсотках Iоа =,
де Ро - втрати холостого ходу, Вт; S - потужність трансформатора, кВА.
Розрахунок реактивної намагничивающей складової струму холостого ходу ускладнюється наявністю в магнітному колі трансформатора немагнітних зазорів.
Питомі втрати в сталі р і в зоні шіхтованного стику рз
гарячекатаної сталі марок 1512 і 1513 і холоднокатаної сталі
марок 3411, 3412 товщиною 0,35 мм при різних індукціях і f = 50 Гц
Примітка. Значення Qз дані для шихтовки шарами в дві пластини
У сердечниках з «косими стиками» при куті нахилу близько 45о індукція в немагнітному зазорі для визначення gхз знаходиться як
Вз == 0,71Вс,
а площа стику Пс = 1,41Пс.
При розрахунку намагничивающей потужності для сердечника з «прямими стиками», зібраного з холоднокатаної сталі, слід враховувати, що в тих частинах сердечника, де напрямок вектора індукції магнітного потоку не збігається з напрямком прокатки листів, магнітна проникність стали істотно знижується, і необхідна для створення магнітного потоку намагнічує потужність збільшується.
В цьому випадку намагнічує потужність збільшують в До раз.
Для різних індукції величина К може бути прийнята:
В = 1 # 184; 1,2 Тл К = 1,8;
В = 1,2 # 184; 1,5 Тл К = 1,8-3,2;
В = 1,5 # 184; 1,6 Тл К = 3,2-4;
В = 1,6 # 184; 1,7 Тл К = 4,0-3,6.
Абсолютна фазное значення реактивної складової ходу, А,
Iоф =, у відсотках Iop =.
Повний струм холостого ходу:
абсолютне значення Io =,
у відсотках Io =.
Отримане значення струму холостого ходу не повинно відрізнятися від заданого або норми державного стандарту більш, ніж на 15%.
Коефіцієнт корисної дії трансформатора
) 100%.
Для плоскої трифазної шіхтованной магнітної системи сучасної трёхстержневой конструкції з взаємним розташуванням стрижнів і ярем, зібраної з пластин холоднокатаної анізотропної сталі, з прессовкой стрижнів, розклиненням з внутрішньої обмоткою або бандажами, а ярем ярмова балками або балками з полубандажамі, що не мають наскрізних шпильок в стрижнях і ярмах, втрати холостого ходу можуть бути розраховані по (1).
. (1)
Така магнітна система має чотири кути на крайніх і два на середніх стержнях.
Коефіцієнт збільшення втрат в кутах може бути знайдений за формулою
.
Він залежить від форми стиків в кутах крайніх і середніх стрижнів магнітної систем, коефіцієнти для яких визначаються за таблицями. Значення, розраховані для різних сполучень форми стиків наведені в табл. 3.
вираз # 229; рзnзПз визначає втрати в зоні стиків пластин магнітної системи з урахуванням числа стиків різної форми, площі зазору П3 для прямих і косих стиків, індукції по табл. 10 і частково 9.
Коефіцієнти і визначаються по табл. 5. а коефі-цієнт для різних варіантів прямих і косих кутів - по табл. 6.
Коефіцієнт додаткових втрат визначається по табл. 7.
Питомі втрати в сталі, в залежності від величин магнітної індукції і марки стали, наведені відповідно в табл. 4.
Згідно ГОСТ 11677-85 для втрат холостого ходу в готовому трансформаторі встановлений допуск +15%. Таким чином, в розрахунку слід витримати втрати холостого ходу в межах норми відповідного державного стандарту плюс 7,5%.
Коефіцієнт Кп.у, що враховує збільшення втрат в кутах магнітної системи, для стали різних марок при косому і прямому стиках для
діапазону індукції В = 0,9 ÷ 1,7 Тл при f = 50 Гц
3404
0,30 мм;
3405, 0,35 мм
Примітки: 1. При індукції В = 1,8 Тл коефіцієнт, отриманий з таблиці, помножити при косому стику на 0,96, при прямому на 0,93; при В = 1,9 Тл - на 0,85 і 0,67 відповідно. 2. При комбінованому стику на середньому стрижні приймати Кп.у = (К'п.у + К # 733; п.у) / 2.
Таблиця 4
Питомі втрати в сталі р і в зоні шіхтованного стику рз
для холоднокатаної сталі марок 3404 і 3405 згідно з ГОСТ 21427-83
і для стали іноземного виробництва марок М6Х і М4Х
товщиною 0,35, 0,30 і 0,28 мм при різних індукціях і f = 50 Гц
Продовження табл. 4
Примітки: 1. Питомі втрати для сталі марки 3405 товщиною 0,35 мм приймати по графі для стали 3404 товщиною 0,30 мм. 2. Питомі втрати для сталі М6Х товщиною 0,35 мм приймати по графі для стали 3404 тієї ж товщини.
3. У двох останніх графах наведені питомі втрати р3, Вт / м², в зоні шіхтованного стику при шихтовці шарами в одну і дві пластини однакові для всіх марок.
Способи пресування стержня і ярма і коефіцієнти К і
для врахування впливу пресування на втрати і струм холостого ходу
Сталь не отожжена
Розклинювання з обмоткою
Ярмова балки без бандажів
Бандажі з стеклоленти
Ярмова балки з бандажами
Таблиця 6
Значення коефіцієнта для різного числа кутів з косими
і прямими стиками пластин плоскою шіхтованной магнітної системи для стали різних марок при В = 0,9 ÷ 1,7 Тл і f = 50 Гц
число
кутів
зі стиками
Примітка. Для стали марок 3412 або 3413 товщиною 0,35 мм при всіх значеннях індукції і значення К'т, у (косою стик), отримані з таблиці для стали 3404 помножити на 0,65 або 0,80 і значення До # 733; т , у (прямий стик) - на 0,56 або 0,78 відповідно.
Значення коефіцієнта для різного числа кутів з косими
і прямими стиками пластин плоскою шіхтованной магнітної системи для стали марок 3404 і 3405 товщиною 0,35 і 0,30 мм при f = 50 Гц
Число кутів зі стиками
Трифазна магн. система (три стрижня)
Однофазна магнітна система (два стержня)