Завод низковольтного и высоковольтного оборудования

Рассмотрены методы расчета электромагнитных процессов в силовых трансформаторах и реакторах. Основное внимание уделено методологии расчетов и исследований, в частности систематизации путей создания научно обоснованных методов, необходимых для практики. Приведены сведения по электромагнитному полю трансформаторов и реакторов, методы расчета параметров в рабочем режиме, опытах холостого хода и короткого замыкания, классификация, способы измерения в способы снижения добавочных потерь. Некоторые из описанных методов могут быть применены к другим электрическим машинам, аппаратам и приборам.

Для научных работников и инженеров, связанных с трансформаторостроением.

Леонид Вениаминович Лейтес

Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов

Редактор А. Г. К Р а й з

Редактор издательства Н.  Б.  Фомичева

Переплет художника Н. А. X а р а ш

Технический редактор А. С. Давыдова

Корректор Н. А. В о й те н к о

Издательство  «Энергия»,  113114,  Москва,  М-114,   Шлюзовая наб.,  10

Московская типография № 10 Союзполиграфврома при Государствен­ном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.  113114, Москва, М-114. Шлюзовая наб., 10

Предисловие

Глава первая. Введение
1-1. Трансформаторы и реакторы
1-2. Содержание и цели электромагнитных расчетов
1-3. Основные параметры трансформатора
1-4. Особенности реакторов
1-5. Технико-экономические оценки и оптимизация

Глава вторая. Методы расчета электромагнитного поля
2-1. Основные уравнения
2-2. Энергия, индуктивность и механические усилия
2-3. Классификация методов решения задач
2-4. Метод моделирования полем токов проводимости
2-5. Методы расчета поля с учетом поверхностного эффекта
2-6. Метод применения принципа наложения

Глава третья. Подобие и физическое моделирование
3-1. Физическое подобие и моделирование электромагнитных процессов
3-2. Упрощенное моделирование
3-3. Законы роста трансформаторов и реакторов

Глава четвертая. Электромагнитные процессы в реакторе и трансформаторе
4-1. Основные процессы
4-2. Потоки мощности
4-3. Уравнения трансформатора
4-4. Методы измерения параметров

Глава пятая. Схемы замещения трансформаторов
5-1. Назначение схем замещения
5-2. Способы построения схемы замещения
5-3. Построение схемы замещения по схеме магнитной цепи
5-4. Схемы без учета намагничивающего тока

Глава шестая. Свойства электротехнической стали
6-1. Общие замечания
6-2. Кривая намагничивания
6-3. Удельные потери и намагничивающая мощность
6-4. Вихревые токи в стали
6-5. Потери при несинусоидальной индукции
6-6. Анизотропия, магнитострикция, удельное сопротивление

Глава седьмая. Расчет параметров магнитных систем
7-1. Классификация
7-2. Расчет магнитных потоков и индукции
7-3. Расчет потерь и намагничивающего тока
7-4. Влияние соединенной в треугольник обмотки и заземленной нейтрали
7-5. Влияние «полувитков»
7-6. Перевозбуждение
7-7. Токи включения
7-8. Токи в магнитопроводе
7-9. Шум и вибрации

Глава восьмая. Расчет магнитного поля вне стали
8-1. Общие замечания
8-2. Основные допущения
8-3. Плоскопараллельное двухмерное поле
8-4. Поле пространственно-периодического тока
8-5. Поле прямолинейной шины и пары шин
8-6. Поле обмотки без стали
8-7. Расчет поля с фиксированной длиной силовых линий
8-8. Измерение параметров магнитного поля

Глава девятая. Расчет индуктивностей
9-1. Общие сведения
9-2. Метод средних геометрических расстояний
9-3. Метод плотности энергии магнитного поля
9-4. Метод мощностей
9-5. Зависимость индуктивности от частоты
9-6. Способы расчета для некоторых простых случаев
9-7. Порядок расчета сопротивления КЗ при сложных схемах

Глава десятая. Общие вопросы добавочных потерь
10-1. Классификация потерь
10-2. Потери от основных, циркулирующих и вихревых токов
10-3. Влияние параметров контура на потери в нем
10-4. Методы снижения добавочных потерь
10-5. Зависимость потерь от тока, температуры и частоты
10-6. Измерение потерь

Глава одиннадцатая. Потери в обмотках от вихревых токов
11-1. Потери в отдельных проводе и пластине
11-2. Потери при слабом поверхностном эффекте
11-3. Влияние вытеснения поля на потери
11-4. Потери при сильном поверхностном эффекте
11-5. Оценка потерь в обмотках из фольги
11-6. Потери при несинусоидальном токе

Глава двенадцатая. Потери от циркулирующих токов
12-1. Общие замечания по потерям от циркулирующих токов
12-2. Оценка распределения тока по схемам замещения
12-3. Метод циркулирующих токов
12-4. Потери от несовершенства транспозиции в винтовых и катуцпечных обмотках
12-5. Особенности экспериментального исследования токораспределения

Глава тринадцатая. Потери в массивных элементах конструкции
13-1. Общие замечания по потерям в массивных элементах конструкции
13-2. Потери в стенке бака
13-3. Потери в прессующем кольце
13-4. Потери в стальных деталях при несинусоидальном токе
Список литературы

Приложения
1. Указатель основных формул и расчетных графиков
2. Основные обозначения

ВВЕДЕНИЕ

1-1. ТРАНСФОРМАТОРЫ И РЕАКТОРЫ

При передаче и распределении электроэнергии, а также в устройствах управления, автоматики и связи широко применяются статические электромагнитные устройства, работа которых основана на использовании явления электромагнитной индукции. Основными элементами таких устройств являются обмотки — важнейшая часть контуров, в которых индуктируется напряжение (иногда одновитковой обмоткой служит элемент другого устройства, например шина токопровода или, вывода, или даже сам потребитель энергии, например отжигаемая проволока или шнур плазмы в физической установке). Часто для локализации магнитного поля рассматриваемые устройства выполняют с магнитными системами (магнитопроводами).

Если рассматриваемое устройство предназначено для использования в электрической цепи собственной индуктивности его основных обмоток, то его называют индуктивной катушкой [1-1], а для силовой цепи — реактором [1-2]. В литературе и стандартах встречается также ряд других названий (в частности, катушка индуктивности, реактивная катушка, дроссель, дроссельная катушка) и названий для отдельных видов устройств, например: магнитный усилитель, индуктивный датчик, делитель тока. Если устройство содержит две или более индуктивно связанные обмотки и предназначено для преобразования одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока, то его называют трансформатором [1-3].