Решение актуальных вопросов в теории трансформаторов

Сергей Михайлович Плотников; Олег Витальевич Колмаков

doi:10.17213/0136-3360-2021-3-5-11

Авторы

Сергей Михайлович Плотников Красноярский институт железнодорожного транспорта
Олег Витальевич Колмаков Красноярский институт железнодорожного транспорта

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-3-5-11

Ключевые слова:

трансформатор, напряжение короткого замыкания, вихревые токи, гистерезис, аномальные потери, толщина листа, постоянная времени нагрева

Аннотация

Обобщен опыт решения некоторых спорных вопросов, имеющих место в теории трансформаторов. Для силовых трансформаторов серии ТМ установлено наличие превышения активного сопротивления первичной обмотки относительно приведенного активного сопротивления вторичной обмотки. Полученные поправочные коэффициенты, учитывающие электрический скин-эффект в обмотках и их нагрев, рекомендовано использовать для расчета токов короткого замыкания и распределения теплоты в других типах трансформаторов. Приведено выражение, позволяющее скорректировать коэффициент трансформации одного из включенных на параллельную работу трансформаторов таким образом, что становится возможной полная загрузка обоих аппаратов, несмотря на их разные напряжения короткого замыкания. Представлены выражения, позволяющие выявить соотношение гистерезисных и вихретоковых потерь в магнитопроводе конкретного трансформатора, а также показатель степени, с которым потери в магнитопроводе зависят от частоты перемагничивания. Предложен метод определения трех компонентов потерь в магнитопроводе, основанный на проведении опыта холостого хода на трех частотах. Описан метод определения толщины листов магнитопровода, при которой полные потери в нем минимальны, а также представлен способ определения постоянной времени нагрева сухих трансформаторов, позволяющий ускорить их тепловые испытания.

Биографии авторов

Сергей Михайлович Плотников, Красноярский институт железнодорожного транспорта

д-р техн. наук, профессор кафедры «Системы обеспечения движения» Красноярского института железнодорожного транспорта.

Олег Витальевич Колмаков, Красноярский институт железнодорожного транспорта

канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Системы обеспечения движения» Красноярского института железнодорожного транспорта.

Библиографические ссылки

Плотников С.М. Анализ сопротивлений схемы замещения трансформаторов серии ТМ // Изв. вузов. Электромеханика. 2021. Т. 64. № 1. С. 43 - 47. DOI:10.17213/ 0136-3360-2021-1-43-47

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007. 304 с.

Филатов А.А. Обслуживание электрических подстанций оперативным персоналом. М.: Энергоатомиздат, 1990. 304 с.

Патент 2740778 РФ, МПК H02P 13/06, H02M 5/10, H02J3/46. Способ параллельного включения двух трансформаторов / Плотников С.М., Колмаков О.В.; опубл. 21.01.2021.

Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высш. шк., 1990. 463 с.

Плотников С.М. Определение потерь на вихревые токи и на гистерезис в магнитопроводах электрических машин // Измерительная техника. 2020. № 11. С. 54 - 58. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-11-54-58

Чайковский В.П., Насыпаная Е.П., Мартынюк А.И. Определение потерь в стали трансформатора при различных частотах и несинусоидальности магнитного потока с учетом соотношения гистерезисных и вихревых потерь // Электромашиностроение и электрооборудование. 2007. № 71. С. 61 - 63.

Плотников С.М. Оценка погрешности ваттметрового метода определения магнитных потерь в трансформаторах // Измерительная техника. 2021. № 3. С. 40 - 44. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-3-40-44

Ibrahim M., Pillay P. Core loss prediction in electrical machine laminations considering skin effect and minor hysteresis loops // IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2012, рр. 2681 - 2687. DOI:10.1109/ECCE. 2012.6342536

Плотников С.М. Оптимизация размеров зерна в электротехнической стали по критерию минимума магнитных потерь // Journal of Advanced Research in Technical Science. - Seattle, USA: SRC MS, AmazonKDP. 2020, Issue 21. Pp. 64 - 67. https://doi.org/10.26160/2474-5901-2020-21-62-67

Копылов И.П. Электрические машины: учеб. для вузов. М.: Электроатомиздат, 1986. 360 с.

Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2008. 320 с.

Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. В 2-х т. Т. 1: учеб. для вузов. М.: Изд-во МЭИ, 2004. 656 с.

Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Та-реев Б.М. Электротехнические материалы. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 304 с.

Hiura A. et. al. «Magnetic properties of high-permeability thin gauge non-oriented electrical steel sheets», Journal de physique. 1998, IV. Pp. 499-502.

Цыкин Г.С. Трансформаторы низкой частоты. М.: Связьиздат, 1955. 424 с.

Плотников С.М., Колмаков В.О. Ми-нимизация потерь в магнитопроводе за счет оптималь- ной толщины пластин // Journal of Advanced Research in Technical Science. - Seattle, USA: SRC MS, AmazonKDP. 2020, Issue 19. Pp. 39 - 42. DOI: 10.26160/2474-5901-2020-19-39-42

Bertotti G. A general statistical approach to the problem of eddy current // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1984, vol. 41. Pp. 253 - 260. https://doi.org/10.1016/ 0304-8853(84)90192-6

Плотников С.М. Определение магнитных потерь в трансформаторе ваттметрическим методом // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. № 5. С. 27 - 31. DOI: 10.17213/0136-3360-2020-5-27-31

Патент 2683031 РФ, МПК H02Н 7/04. Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора / Плотников С.М., Колмаков В.О.; опубл.26.03.2019.

Патент 2743902 РФ, МПК H02Н 5/04, H02Н 6/00. Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора / Плотников С.М.; опубл. 01.03.2021.