ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА НА ЕГО РАЗМЕРЫ, ВЕС, ПОТЕРИ И ДРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Правильно спроектированный трансформатор, кроме того что он должен удовлетворять определенным техническим требованиям, должен быть и возможно более дешевым. Стоимость трансформатора зависит от его размеров и веса, и в первую очередь от веса активных материалов как более дорогих.

Основными размерами, определяющими в конечном итоге вес активных материалов, являются размеры магнитопровода.

Чтобы правильно выбрать основные размеры магнитопровода, надо в первую очередь выяснить зависимость этих размеров от номинальной мощности S трансформатора. Как будет видно далее, вместе с ростом мощности трансформатора должны возрастать и его линейные геометрические размеры.

При определении зависимости размеров от мощности необходимо предположить, что трансформаторы разных мощностей должны быть геометрически подобны, т. е. отношения всех трех линейных размеров должны сохраняться одинаковыми, и что электромагнитные нагрузки на активные материалы, т. е. индукция и плотность тока в обмотках, должны также оставаться одинаковыми. Мощность трансформатора

S = mUI,

где т — число фаз;

U _и I — фазные напряжения и ток (одной из обмоток).

Вспомним основную формулу напряжения трансформатора

U = 4,44 fωBF_CT•10^-4в

Так как согласно условию значение В должно быть постоянным, то легко видеть, что напряжение U будет пропорционально сечению F_CT стержня магнитопровода, т. е. линейным размерам во второй степени,

U ≡ F_CT≡l²

Плотность тока в обмотке

откуда I = δS_П, т. е. ток в обмотке пропорционален сечению провода S_П, или также линейным размерам во второй степени

I≡S_П≡l²

Следовательно, мощность трансформатора будет пропорциональна четвертой степени его линейных размеров

S ≡ UI ≡ l² l² ≡ l⁴

Вес G активных материалов (стали и меди) трансформатора пропорционален их объемам V или линейным размерам в третьей степени. Отсюда следует, что вес активных материалов будет пропорционален мощности в степени ³/₄, т. е.

G ≡ V ≡ l³ ≡S^3/4.

Практически это означает, что с ростом мощности уменьшается удельный расход активных материалов, выраженный в кГ/ква, Поэтому более мощные трансформаторы имеют относительно меньшую стоимость.

Мощные трансформаторы также экономичнее и в эксплуатации, так как они имеют относительно меньшие потери, и, следовательно, более высокий коэффициент полезного действия (к. п. д.). Это следует из того, что потери трансформатора, состоящие из потерь холостого хода Р_х и потерь короткого замыкания Р_к (при неизменных значениях В и δ электромагнитных нагрузок на активные материалы), пропорциональны весу активных материалов, т. е.

Р_Х ≡ В²G_С и Р_К≡δ G_M,

где G_c — вес активной стали;

G_M — вес обмоточного провода.

Поскольку с ростом мощности вес материалов растет медленнее, также медленнее увеличиваются потери, и, следовательно, значение к. п. д. повышается.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: