Способ определения превышения температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды

 

Использование: в электротехнике и радиоэлектроника , в частности в способах испытэния трансформаторов на нагрев, Сущность .изобретения: способ включает в себя установление тепловых режимов в электрических режимах хол остого хода и КО роткого замыкания и определение превышения температуры обмоток в этих режимах. При этом режим холйстого хода устанавливают при напряжении Uxx UH V (1 + 22 а короткого замыкания при токе V (1 +0,78)/S Изобретение относится к электротехни- ..ке и радиоэлектронике, а именно к способам испытания трансформаторов на нагрев. Цель изобретения - повышение точности определения превышения температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды и экономия ма териалов трансформаторов. где V(v + o,6)/(l+0,200 v, соотношение соответственно расчетных потерь в магнито про воде и катушках и их поверхностей охлаждения, UH - номинальное напряжение, 1Н - номинальный ток. Определение превышения температуры обмоток в номинальном режиме осуществляют путем суммирования: Гхх Тхх/Г +ГК3 ГкЗ/Г М +0,004 (t-ТК3 ), где г, г хх , f кз соответственно расчетное, в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкания превышение температуры обмоток. Повышение точности достигается за счет учета не только потерь в самих обмотках , но и подогрева за счет потерь в магнитопроводе, что, в свою очередь, обусловливает повышение точности определения их надехсности и ресурса, а также более строгое соответствие ра.схода материалоа трансформаторов заданным требованиям по тепловому режиму, т.е. получение экономии этих материалов. 2 ил. Сущность изобретения состоит в следу ющем. Известен принцип суперпозиции, согласно которому превышение температуры обмоток сухих трансформаторов можно было бы определять как сумму превышений, полученных раздельно от двух источников потерьмагнитопровода и обмоток. Однако этот принцип, строго говоря, нельзя применять , если интенсивность объемно-распре00 Ј ч со СА) CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С цИАЛИ ТИческих

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 и 31/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ где а короткого замыкания при токе (21) 4938408/07 (22) 20.05,91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Центральный научно-исследовательский MHGTMTYT Морфизприбор (72) P.Х.Бальян и M.З.Гельман (73) Центральный научно-исследовательский институт "Мбрфизприбор" (56) Петров Г.Н. Электрические машины, ч.1, М-Л.: Госэнергоиздат, 1956, с.193. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК СУХИХ

ТРАНСФОРМАТОРОВ НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (57) Использование; в электротехнике и радиоэлектроника, в частности в способах испытания трансформаторов на нагрев, Сущность .изобретения: способ включает в себя установление тепловых режимов в электрических режимах холостого хода и короткого замыкания и определение. превышения температуры обмоток в этих режимах, При этом режим холбстого хода устанавливают и и нап яжении

0кк= Он (1 + 2 2 p) /S

Изобретение относится к электротехни,.ке и радиоэлектронике, а именно к способам испытания трансформаторов на нагрев.

Цель изобретения — повышение точности определения превышения температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды и экономия ма териалов трансформаторов, . „„Я „„1814733 А3 =1+Р (и+0,6) /(1+0,2,9Р) Р, j3 — соотношение соответственно расчетных потерь в магнитопроводе и катушках и их поверхностей охлаждения, Он — номинальное напряжение., 4 — номинальный ток.

Определение превышения температуры обмоток в номинальном режиме осуществляют путем суммирования:

r«r«lr +rа r о/о (1+оcoe(r-о„о)1, где t, t хк, t кз — соответственно расчетное, в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкания превышение температуры обмоток. Повышение точности достигается за счет учета не только потерь в самих обмотках, но и подогрева за счет потерь в магнитопроводе, что, в свою очередь, обусловливает повышение точности определе- а ния их надежности и ресурса, а также более р строгое соответствие расхода материалов трансформаторов заданным требованиям по тепловому режиму, т.е. получение экономии этих материалов. 2 ил, (лЭ

Сущность изобретения состоит в следующем. Известен принцип суперпозиции, согласно которому превышение температуры. обмоток сухих трансформаторов можно было бы определять как сумму превышений, полученных раздельно от двух источников потерь — магнитопроводэ и обмоток. Однако этот принцип, строго говоря, нельзя применять, если интенсивность объемно-распре1814733 х =(Рс+ Р о)/ап х х(1+p (v+o,e)/(1+02/v)) ()

35 где П вЂ” поверхность охлаждения катушек, .

P,Р г — потери соответственно в магнитопроводе (стали) и обмотках (катушках), акоэффициент, теплоотдачи. Выражение (1) 40 может быть представлено как суммирования двух составляющих х = (Р с/д + Р О/д ) a n (2) где д = 1 + p (1/ + О,б )/(1 + 0,2 p v ) Потери в магнитопроводе, как известно, определяются в режиме холостого хода (= о0 ) на номинальной частоте. При этом превышение температуры обмоток из (1 и 2) в этом режиме составит

t«« =p«/(t +гг«Д) t««/õ ап (3) деленных источников тепла зависит от температуры, интенсивность одних источников зависит от интенсивности других, а также, когда теплофизические характеристики, в частности коэффициент теплоотдачи, зависят от температуры. В трансформаторах потери в обмотках являются объемно-распределенными источниками тепла, интенсивность которых зависит от температуры. Кроме того, нагрев обмоток обусловлен не только потеря- 10 ми в самих обмотках, но и подогревом за счет потерь в магнитопроводе.

Особенности теплового режима сухих трансформаторов рассмотрены в работе, где показано, что основными факторами, определяющими превышение температуры обмоток таких трансформаторов над температурой окружающей среды, являются, помимо абсолютных величин, соотношения потерь в магнитопроводе и обмотках и их 20 поверхностей охлаждения v, P . .На основании теоретического анализа и многочисленных экспериментальных данных, обработанных по результатам испытаний сухих трансформаторов различных конст- 25 рукций (стержневой, броневой, тороидальной) при различной геометрии различных размерах получено,что превышение температуры обмоток описывается выражением:

30 учитывая, что уменьшение теплоотдачи, пропорциональное как известно корню четвертой степени из соотношения превышений температуры обмоток в соответствующих режимах, т.е. в данном случае в режимах холостого хода и номинального, Потери в обмотках, как известно, определяются в режиме короткого замыкания (v=0) на номинальной частоте.

Превышение температуры обмоток из (1,2), учитывая не только уменьшение коэффициента теплоотдачи, но и уменьшение коэффициента сопротивления, в этом режиме составит:

t«s = p «/(1 + О,г8р") ««г/t х х (1 + 0 004 (r — х кз ) ) a П (4 )

° Потери холостого хода, как известно, примерно пропорциональны квадрату индукции. Вместе с тем, индукция в магнитопроводе в режиме холостого хода пропорциональна напряжению. Потери короткого замыкания (потери в обмотках) пропорциональныы квадрату тока, Как следует из (2 — 4), для получения составляющих превышения температуры обмоток в номинальном режиме следует установить на номинальной частоте режимы холостого хода при напряжении, отли ьного в отношении (1+2,2VГ 9/д и короткого замыкания при т к отличном т номинального в отношении (1 + 0,78 Р )/д, а суммирование превышений температуры в этих режимах осуществлять по выражению:

4 4 х (1 + 0,004 (х — t „з ) )

Предложенный способ выполняется следующим образом (на примере стандартной конструкции сухих трансформаторов на ленточных сердечниках ПЛ 1б/32-80).

Перед началом испытаний измеряют сопротивление постоянному току одной из обмоток — R 75,4 Ом и термометром определяют температуру окружающей среды (tx=20 ). Далее в соответствии со способом устанавливают электрический режим холостого хода на номинальной частоте 400 Гц.

Для этого с помощью автатрансформатора, подключенного к источнику питания номинальной частоты, по вол ьтм етру уста н а вл и вают напряжение

1814733 (» л 4) д-ю

Ф х (1+22 v02)/131 =210 0. где коэффициенты p = 0,3, т/ = 1,27 выбираются в соответствии с технической документацией на т ан м т р, а д =1+ф (v+0,6)/(1+0,2ôv) 131. Затем в течение 4 ч поддерживают режим хотюстого хода, устанавливая тепловой режим, пскле чего трансформатор отключают и определяют превышение температуры обмоток методом сопротивления (ГОСТ 22765-89). Для этого измеряют "горячее" сопротивление обмотки Rr=87,6 Ом, "холодное" сопротивление которой было измерено до начала тепловых испытаний.R«=75,4 Ом, измеряют температуру окружающей среды с помощью термометра tr=24, а превышение температуры обмоток определяют по известной формуле

t xõ R (235+tx)+

Rr Rx х

+ (t,- -— -t ) = 30,5 о С

° Аналогично определяют превышение температуры в режиме короткого. замыкания, устанавливая с помощью автотрансформатора, подключенного к источнику питания номинальной частоты, по амперметру ток «3 = Гном

=2,4х х (1 + 0,78 0,3 )/1,31 =3,8 А.

Далее в течение 4 ч поддерживают режим короткого замыкания при токе 1«э=3,8

А, после чего трансформатор отключают и аналогично определяют t 22 С и R(— — 82,2

Ом и превышение температуры обмоток т«0=21 С, Для определения превышения температуры обмоток трансформатора в номинальном режиме суммируют превышения температуры, полученные в режиме холостого хода и короткого замыкания по формуле:

4 4 х (1 + 0,004 (г — r «з ) ) =- 46 "С, где т = 50 — расчетное превышение температуры обмоток в номинальном режиме.

Формула изобретения

Способ определения превышения температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды, включающий установление режима короткого замыкания на номинальной частоте, определение превышения температуры обмоток,в этом режиме I „з, О т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения превышения температуры и экономии материалов трансформаторов, дополнительно устанавливают режим холостого хода на номинальной частоте при напряжении

О xx = )t ном

25 где д =1+)В (т/+0,6)/(1 +0,2/v); т/,P- соотношения соответственно расчетных потерь в магнитопроводе и катушках и их поверхностей охлаждения;

Оном — номинальное напряжение, определяют превышение обмоток в режиме холостого хода t; кк и превышение температу30 ры обмото(определяют как сумму

Ф =т„+г кз, где

t кз = i (1 + 0,004 (т — r кз ) ) — превышение

35 температуры обмоток с учетом коэффициента сопротивления обмоток, а т — расчетное превышеие температуры обмоток в номинальном режиме, причем режим короткого замыкания

45 устанавливают при токе

1 кз = ном где IHO — номинальный ток, а превышение

50 температуры обмоток в номинальном режиме определяют по формуле тнби= rxx/X Гт+ (3 3/3) 3 3