|
| |
|
Слаботочка Книги Эти уравнеиия позволяют решить комплекс техиико-экокомических проблем, стоящих перед разработчиками трансформаторон питания малой мощности. Ураьпсння (3-33) и (3-45) кроме типовой мощности позволяют также 011ределить критическую мощность трансформатора (§ 3-3); найти наивыгоднейшие соотношения между основными геометрическими размерами магнитопроводов различной конфигурации для трансформаторов минимального веса, объема и стоимости (§ 3-4); выбрать из существующих конструкций магнитопроводов- броневой, стержневой и тороидальной - оптимальную, т. е. такую конструкцию, которая при прочих равных условиях обеспечивает получение наибольшей удельной мощности трансформатора на единицу веса, объема или стоимости (см. § 3-4); определить оптимальные значения магнитной индукции и плотности тока в зависимости от типовой мощности трансформатора (см. § 4-2). 3-3. КРИТИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА Одним из действенных методов снижения веса и уменьшения геометрических размеров трансформатора является увеличение его электромагнитных нагрузок - магнитной индукции (В) в сердечнике и плотности тока (6) в обмотках. Действительно, если мы обратимся к уравнению (3-6), то увидим, что с увеличением S и 6 мощность трансформатора при неизменных геометрических размерах (Sct и Sav) растет; при еизмеииой же мощности размеры трансформатора уменьшаются с увеличением S и 6. Однако увеличение магнитной индукции и плотности тока возможно лишь до некоторых, вполне определенных значений, ограничиваемых предельно допустимой температурой перегрева Обмоток, величиной тока холостого хода и падением напряжения в обмотках трансформатора. Действительно, при увеличении магнитной Типовая мощность Рткп растет с уменьшением - cos ф (см, З-.З и 3-45), Более точные результаты анализа мОпут быть Получе!НЫ при сравнении конструкций :Но [Всличише Ps. Сделанные в (3-iJ5 и 3-116) дшгущетшя о незавиоимостя тепловых ироцеосав верны только для частного случая (онроделеиная кгструкция, известная марка стали и тв.мпература перегрева). Примеч. редактора. индукции растет ток холостого хода и увели1ива10тся потери и сердечнике; при увеличении нютности тока растут надеине напряжения и потери в обмотках С ростом потерь в сердечнике и в обмотках увеличивается их ра бочая температура. Однако температура трансформатора не мол<ст возрастать безгранично. Сухцествуют предельные температуры перегрева, тока холостого хода и падения напряжения в обмотках, 011ределясмые качеством магнитных материалов сердечника, теплостойкостью и сроком службы изоляции обмоток, потреблением реактивной мощности из сети и допустимым изменением ВЫХ0Д110Г0 напряжения при изменении тока Hai-рузки трансформатора. Эти предельные значения магнитной индукции В и плотности тока 6 11азь1вают критическими, а соответствующую им мощность трапсформгиора - критичсскпй мощностью [Л 10]. Рассмотрим теперь, как будут изменяться величина В и 6 при изменении геометрических размеров или мощности Трансформатора. В § 3-2 были выведены выражения (3-15) н (3-16), позволяющие 11айгн зависимость S и 6 от геометричг-ских размеров, тем1пературы перегрева и коэффициентов теплоотдачи. Подставляя в (3-15) и (3-16) значения VcT, Vn и м из (3-21) н (1-56) И используя (3-18), найдем; c.e.A.fe,.Tgi: 1 (3-46) Из (3-46) и (3-47) видно, что при заданной температуре перегрева S и 6 увеличиваются с уменыпеннем линейных размеров и мощности трансформатора. Выражения (3-46) и (3-47) верны лишь для тех случаев, когда значения В \\ Ь больше (критических. После того как S и 6 достигают критических значений, их величины, как это будет показано ниже, при дальнейшем уменьшении линейного (размера начинают уменьшаться. Уменьшение индукции прн уменьшении линейного размера необходимо для того, чтобы сохранить неизмеи-ньш относительное значение тока холостого хода. Умень- шение 1пл0гн0сти тока при уменьшении линейного размера необходимо для того, чтобы сохранить неизменным значение падения папряжспия Из сказанного выше очевидно, что при мощностях меноше критической температура перегрева обмоток и сердечника трансформатора будет уменьшаться с уменьшением линейного размера, в то время как при мощностях больше критической она остается неизменной. Знать величину критической мощности необходимо как для TOiO, чтобы правильно оценить пределы применимости основных расчетных уравнений, выведенных в § 3-2, так н для того, чтобы правильно задавать основные исходные данные для расчета трансформаторов в зависпмосп! от их мощности. Для TOiO чтобы найти критическую мощность, выведем выражение для определения магнитной индукции нрн мощностях меньше критической. Решая это уравнение совместно с уравнением (3-16), можно найти критическую индукцию и соответствующий ей критический линейный размер (йкр). Подставляя затем полученное значение акр в основное расчетное уравнение трансформатора, можно будет определить его критическую мощность. Обозначим относительное значение тока холостого хода (3-48) Пользуясь (3-2), (3-3), (3-4) и (3-5), имеем: , а. (3-49) Используя (3-48) и (3-49), Щходим удельные ампер-витки холостого хода aw, = р -.i / Vo -Р . (3-50) Приближенная зависимость аш от индукции может быть получена из кривой намагничивания в виде: B;kYaw,. (3-51) где /е -коэффициент лропорщюнальности, в-сек/а см!. 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 |