Способ определения превышения температуры обмоток сухих трансформаторов над температурой окружающей среды Советский патент 1993 года по МПК G01R31/02 

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 потерями в самих обмотках, но и подогревом за счет потерь в магнитол роводе.

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 поверхностей охлаждения V,/. На основании теоретического анализа и многочислен- ных экспериментальных данных, обработанных по результатам испытаний сухих трансформаторов различных конструкций (стержневой, броневой, тороидальной) при различной геометрии различных размерах получено,что превышение температуры обмоток описывается выражением:

т ( р с + р 0 уа П х

СП

(v + 0.6)/(1 4-0,2/3v)

где П - поверхность охлаждения катушек, РС.РО - потери соответственно в магнитопроводе (стали) и обмотках (катушках), а- коэффициент. теплоотдачи. Выражение (1) может быть представлено как суммирования двух составляющих

0

5

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

Гкз Ро/(1 +0,78/3)

+0,0.04(г-гк3)сгП (4)

0

, Потери холостого хода, как известно, примерно пропорциональны квадрату индукции. Вместе с тем, индукция в магнитопроводе в режиме холостого хода

5 пропорциональна напряжению. Потери короткого замыкания (потери в обмотках) пропорциональны квадрату тока, Как следует из (2-4), для получения составляющих превышения температуры обмоток в номиналь0 ном режиме следует установить на номинальной частоте режимы холостого хода при напряжении, отличном от номинального в отношении (1+2, и короткого замыканий при токе, отличном от номинального в отношении ( 1 4- 0,78 /3 ) , а суммирование превышений температуры в этих режимах осуществлять по выражению:

0V-7 V-7

Г ном Г хх ГХХ/Г +ГК3 ГкЗ/Г X 4-0,004 (Г -Гкз)

Использование: в электротехнике и радиоэлектроника, в частности в способах ис- пытэния 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 потерь- магнитопровода и обмоток. Однако этот принцип, строго говоря, нельзя применять, если интенсивность объемно-распре00 Ј ч со СА) CJ

г (Рс/(5 + )аП

где

6 1 +/3 (V + 0,6)/(1 4-0,2/3v) .

Потери в магнитопроводе, как известно, определяются в режиме холостого хода (v « ) на номинальной частоте. При этом превышение температуры обмоток из (1 и 2) в этом режиме составит

т хх Р с/О +2.) Vrxx/r an (3)

45

50

55

Предложенный способ выполняется следующим образом (на примере стандартной конструкции сухих трансформаторов на ленточных сердечниках ПЛ 16/32-80).

Перед началом испытаний измеряют сопротивление постоянному току одной из обмоток - ,4 Ом и термометром определяют температуру окружающей среды (). Далее в соответствии со способом устанавливают электрический режим холостого хода на номинальной частоте 400 Гц, Для этого с помощью автотрансформатора, подключенного к источнику питания номинальной частоты, по вольтметру устанавливают напряжение

V хх V „ом (1 + 2,2 162 х

х(1 4-2,2 VoT)/1,31 210 В,

где коэффициенты /3 0,3 , v 1,27 выбираются в соответствии с технической документацией на трансформатор. а

6 1 ,6)7(1 + 0,2Јv) 131. Затем в течение 4 ч поддерживают режим холостого хода, устанавливая тепловой режим, после чего трансформатор отключают и определяют превышение температуры обмоток методом сопротивления (ГОСТ 22765-89). Для этого измеряют горячее сопротивление обмотки ,6 Ом, холодное сопротивление которой было измерено до начала тепловых испытанийгНх 75,4 Ом, измеряют температуру окружающей среды с помощью термо- метра , а превышение температуры обмоток определяют по известной формуле

Гхх (235+tx) + + (tx--tr)30,5°C

Аналогично определяют превышение температуры в режиме короткого замыкания, устанавливая с помощью автотрансформатора, подключенного к источнику питания номинальной частоты, по амперметру ток2Q

1кЗ 1 ном у(1 +0,78Ј) 2,4х

х V(1 +0,78 -0,3)/1,31 3,8 А.

Далее в течение 4 ч поддерживают режим короткого замыкания при токе ,8 А, после чего трансформатор отключают и аналогично определяют и ,2 Ом и превышение температуры обмоток . Для определения превышения температуры обмоток трансформатора в но - минальном режиме суммируют превышения температуры, полученные в режиме холостого хода и короткого замыкания по формуле:

х 1 + 0,004 (г-Гкз) 46.° С ,

где г 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 г кз, Отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения превышения температуры и экономии материалов трансформаторов, дополнительно устанавливают режим холо- стрго хода на номинальной частоте при напряжении

U хх V ном V(1 + 2,2v).

25

где

5 1+Ј

(v +0,6)7(1 + 0,2Јг)

Q

5

v у, соотношения соответственно расчетных потерь в магнитопроводе и катушках и их поверхностей охлаждения;,

UHOM- номинальное напряжение, определяют превышение обмоток в режиме холостого хода Гхх и превышение температуры обмоток определяют как сумму г Гхх-Ыкз.где

т|«з t 1 +0,004 (т - т из)- превышение температуры обмоток с учетом коэффициента сопротивления обмоток, а т - расчетное пре- вышеие температуры обмоток в номинальном режиме, причем режим короткого замыкания устанавливают при токе

з 1 ном .(1 +0,78Ј)/S ,

где 1ном - номинальный ток, а превышение температуры обмоток в номинальном режиме определяют по формуле

55

Тном VTXX/r Txx+ (ТкЗ/т) Ткз .