WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Издание четвертое, переработанное и дополненное Москва «Высшая школа» 2003 УДК 621.313 31.26 30 Рецензент: Е. П. вечерний электромеханический техникум им. Л. Б. Красина) М.

М.

К 30 Электрические машины: Учеб. для электротехн. средн.

спец. учебных заведений / М. М Кацман. — 4-е изд., перераб.

и доп. М: Высш. 469 с: ил.

ISBN 5-06-003661-8 В книге рассматриваются теория, принцип действия, устройство и анализ режимов работы электрических машин и трансформаторов как об щего, так и специального назначения, получивших распространение в раз личных отраслях техники. Третье издание вышло в 2000 г.

Для студентов электротехнических средних специальных учебных заведений. Мажет быть полезна студентам вузов.

УДК 621.313 ББК 31.26 ISBN -8 © ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2003 Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издательства запрещается.

Предисловие Книга написана в соответствии с учебными про граммами предмета «Электрические машины» для специальностей «Электрооборудование промышлен ных предприятий и установок», «Электромашино строение» для средних специальных учебных заве дений и содержит основы теории, описание конструкций и анализ эксплуатационных свойств трансформаторов и электрических машин, а также необходимое количество примеров решения задач, что должно способствовать лучшему пониманию учебного материала.

В книге принят следующий порядок изложения учебного материала: трансформаторы, асинхронные машины, синхронные машины, коллекторные машины.

Наряду с электрическими машинами и трансформа торами общего назначения в книге рассмотрены неко торые виды этих устройств специального назначения.

При подготовке четвертого издания устранены обнаруженные ошибки и неточности;

некоторые па раграфы переработаны с целью придания им боль четкости изложения;

добавлен новый материал, соответствующий современному взгляду на теорию и практику электромашиностроения;

добавлены но вые примеры решения задач;

исключен устаревший материал. При изложении материала книги основной упор сделан на раскрытие физической сущности яв лений и процессов, определяющих работу транс форматоров и электрических машин.

Известно, что решение задач в процессе изучения предмета является эффективным средством более глубокого усвоения теоретического материала. Исходя из этого, учебник содержит задачи для самостоятельного решения по всем разделам курса.

При этом каждая задача имеет до десяти вариантов ис ходных данных. Эти задачи могут быть использованы как в качестве домашних заданий студентам, так и при выполнении обязательных контрольных работ, преду смотренных учебными планами.

Все замечания и пожелания можно направлять по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».

Автор Введение § В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов Электрификация — это широкое внедрение в про мышленность, сельское хозяйство, и быт электрической энергии, вырабатываемой на мощных электростанциях, объединенных высоковольтными электрическими сетями в энергетические системы.

Электрификация осуществляется электротехнических изделий, производством кото рых занимается электротехническая промышлен ность. Основной отраслью этой промышленности является электромашиностроение, занимающееся разработкой и производством электрических машин и трансформаторов.

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электри ческой энергии. Электрическая энергия тывается на электростанциях электрическими машинами — генераторами, преобразующими меха ническую энергию в электрическую. Основная часть электроэнергии (до 80 %) вырабатывается на тепло вых электростанциях, где при сжигании химическо го топлива (уголь, торф, газ) нагревается вода и пе реводится в пар высокого давления. Последний подается в турбину, где, расширяясь, приводит ро тор турбины во вращение (тепловая энергия в тур бине преобразуется в механическую). Вращение ро тора турбины передается на вал генератора (тур богенератора). В результате электромагнитных про цессов, происходящих в генераторе, механическая энергия преобразуется в электрическую.

Процесс производства электроэнергии на атом ных электростанциях аналогичен тепловым, с той лишь разницей, что вместо химического топлива используется ядерное.

Процесс выработки электроэнергии на гидрав лических электростанциях состоит в следующем:

вода, поднятая плотиной на определенный уровень, сбрасывается на рабочее колесо гидротурбины;

по лучаемая при этом механическая энергия путем вращения колеса турбины передается на вал элек трического генератора, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую.

В процессе электрической энергии проис ходит ее преобразование в другие виды энергий (тепловую, меха ническую, химическую). Около 70 % электроэнергии используется для приведения в движение станков, механизмов, транспортных средств, т. е. для преобразования ее в механическую энергию. Это преобразование осуществляется электрическими машинами — электродвигателями.

Электродвигатель — основной элемент электропривода рабо чих машин. Хорошая управляемость электрической энергии, про стота ее распределения позволили широко применить в промыш ленности многодвигательный электропривод рабочих машин, когда отдельные звенья рабочей машины приводятся в движение самостоятельными двигателями. Многодвигательный привод зна чительно упрощает механизм рабочей машины (уменьшается чис ло механических передач, связывающих отдельные звенья маши ны) и создает большие возможности в автоматизации различных технологических процессов. Электродвигатели широко применя ют на транспорте в качестве тяговых двигателей, приводящих во вращение колесные пары электровозов, электропоездов, троллей бусов и др.

За последнее время значительно возросло применение элек трических машин малой мощности — микромашин мощностью от долей до нескольких сотен ватт. Такие электрические машины ис пользуют в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Особый класс электрических машин составляют двигатели для бытовых электрических устройств — пылесосов, холодильни ков, вентиляторов и др. Мощность этих двигателей невелика (от единиц до сотен ватт), конструкция проста и надежна, и изготов ляют их в больших количествах.

Электрическую энергию, вырабатываемую на электростан циях, необходимо передать в места ее потребления, прежде всего в крупные промышленные центры страны, которые удалены от мощных электростанций на многие сотни, а иногда и тысячи ки лометров. Но электроэнергию недостаточно Ее необ ходимо распределить среди множества разнообразных потреби телей — промышленных предприятий, транспорта, жилых зданий и т. д. Передачу на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении (до 500 кВ и более), чем обеспечиваются минимальные электрические потери в линиях электропередачи. Поэтому в процессе передачи и распределения электрической энергии приходится неоднократно повышать и понижать напряжение. Этот процесс выполняется посредством электромагнитных устройств, называемых трансформаторами.

Трансформатор не является электрической машиной, так как его работа не связана с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот;

он преобразует лишь напряжение электрической энергии. Кроме того, трансформатор — это ста тическое устройство, и в нем нет никаких движущихся частей.

Однако электромагнитные процессы, протекающие в трансфор маторах, аналогичны процессам, происходящим при работе электрических Более того, электрическим машинам и трансформаторам свойственна единая природа электромагнит ных и энергетических процессов, возникающих при взаимодей ствии магнитного поля и проводника с током. По этим причинам трансформаторы составляют неотъемлемую часть курса элек трических машин.

Отрасль науки и техники, занимающаяся развитием и произ водством электрических машин и трансформаторов, называется электромашиностроением. Теоретические основы электромаши ностроения были заложены в г. М. Фарадеем, установившим возможность преобразования электрической энергии в механиче скую и создавшим первую модель электродвигателя. Важную роль в развитии электромашиностроения имели работы ученых Д. Мак свелла и Э. X. Ленца. Дальнейшее развитие идея взаимного преоб разования электрической и механической энергий получила в ра ботах выдающихся русских ученых Б. С. и М. О. Доливо которыми были разработаны и созданы конст рукции электродвигателей, пригодные для практического исполь зования. Большие заслуги в создании трансформаторов и их прак тическом применении принадлежат замечательному русскому изобретателю П.Н. Яблочкову. В начале XX столетия были созда ны все основные виды электрических машин и трансформаторов и разработаны основы их теории.

В настоящее время отечественное электромашиностроение дос тигло значительных успехов. Если в начале текущего столетия в России фактически не было электромашиностроения, как самостоя тельной отрасли промышленности, то за последние лет была создана отрасль электротехнической промышленности — электро машиностроение, способная удовлетворять потребности нашего развивающегося народного хозяйства в электрических машинах и трансформаторах. Были подготовлены кадры квалифицированных электромашиностроителей — ученых, инженеров, техников.

Дальнейший технический прогресс определяет в качестве ос новной задачи закрепление успехов электромашиностроения путем практического внедрения последних достижений электротехники в реальные разработки устройств электропривода для промышленных устройств и изделий бытовой техники. Осуществление этого требу ет перевода производства на преимущественно интенсивный путь развития. Главная задача состоит в повышении темпов и эффектив ности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, технического перевооружения и реконструкции произ водства, интенсивного использования созданного производственно го потенциала. Значительная роль в решении этой задачи отводится электрификации народного хозяйства.

При этом необходимо учитывать возрастающие экологические требования к источникам электроэнергии и наряду с традицион ными способами развивать экологически чистые (альтернативные) способы производства электроэнергии с использованием энергии солнца, ветра, морских приливов, термальных источников. Широ ко внедряются автоматизированные системы в различные сферы народного хозяйства. Основным элементом этих систем является автоматизированный электропривод, поэтому требуется опере жающими темпами наращивать выпуск автоматизированных элек троприводов.

В условиях научно-технического развития значе ние приобретают работы, связанные с повышением качества выпускаемых электрических машин и трансформаторов. Реше ние этой задачи является важным средством развития междуна родного экономического сотрудничества. Соответствующие научные учреждения и промышленные предприятия России ве дут работы по созданию новых видов электрических машин и трансформаторов, удовлетворяющих современным требовани ям к качеству и технико-экономическим показателям выпус каемой продукции.

§ В.2. Электрические машины — электромеханические преобразователи энергии Изучение электрических машин основано на знаниях физиче ской сущности электрических и магнитных явлений, излагаемых в курсе теоретических основ электротехники. Однако прежде чем приступить к изучению курса «Электрические машины», напом ним физический смысл некоторых законов и явлений, лежащих в основе принципа действия электрических машин, в первую оче редь закона электромагнитной индукции.

Рис. В.1. К понятиям об «элементарном генерато ре» (а) и «элементарном двигателе» (б) В процессе работы электрической машины в режиме генера тора происходит преобразование механической энергии в элек трическую. Природа этого процесса объясняется законом элек тромагнитной индукции: если внешней силой F воздействовать на помещенный в магнитное поле проводник и перемещать его (рис.

В.1, а), например, слева направо перпендикулярно вектору индук ции В магнитного поля со скоростью v, то в проводнике будет на водиться электродвижущая сила (ЭДС) E = Blv, где В — магнитная индукция, Тл;

/ — активная длина проводника, т. е. длина его части, находящейся в магнитном поле, м;

v — ско рость движения проводника, Для определения направления ЭДС следует воспользоваться правилом «правой руки» (рис. Применив это правило, оп ределим направление ЭДС в проводнике (от нас). Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление R (потребитель), то под действием ЭДС в проводнике возникнет ток такого же направле ния. Таким образом, проводник в магнитном поле можно рассматри вать в этом случае как элементар ный генератор.

В результате взаимодействия тока / с магнитным полем возника Рис. Правила «правой ет действующая на проводник элек руки» и «левой руки» тромагнитная сила (B.2) Направление силы можно определить по правилу «левой руки» (рис. В.2, В рассматриваемом случае эта сила направлена справа налево, т. е. противоположно движению проводника. Та ким образом, в рассматриваемом элементарном генераторе сила является тормозящей по отношению к движущей силе F.

При равномерном движении проводника F = Умножив обе части равенства на скорость движения проводника, получим Fv = Подставим в это выражение значение из (В.2):

Fv = (В.З) Левая часть равенства определяет значение механической мощности, затрачиваемой на перемещение проводника в магнит ном правая часть — значение электрической мощности, раз виваемой в замкнутом контуре электрическим током /. Знак равен ства между этими частями показывает, что в генераторе механическая мощность, затрачиваемая внешней силой, преобра зуется в электрическую.

Если внешнюю силу F к проводнику не прикладывать, а от ис точника электроэнергии к нему напряжение чтобы ток в проводнике имел направление, указанное на рис. В.1, б, то на проводник будет действовать только электромагнитная сила ПОД действием этой силы проводник начнет двигаться в маг нитном поле. При этом в проводнике индуцируется ЭДС с направ лением, противоположным напряжению U. Таким образом, часть напряжения U, приложенного к проводнику, уравновешивается Е, наведенной в этом проводнике, а другая часть составляет падение напряжения в проводнике:

g (B.4) где — электрическое сопротивление проводника. » Умножим обе части равенства на ток /:

UI = Подставляя вместо Е значение ЭДС из (В.1), получим = + или, согласно + /V. (B.5) Из этого равенства следует, что электрическая мощность (UI), поступающая в проводник, частично преобразуется в механиче скую а частично расходуется на покрытие электрических потерь в проводнике Следовательно, проводник с током, по мещенный в магнитном поле, можно рассматривать как элемен тарный электродвигатель.

Рассмотренные явления позволяют сделать вывод: а) для любой электрической машины обязательно наличие электропро водящей среды (проводников) и магнитного поля, имеющих воз можность взаимного перемещения;

б) при работе электрической машины как в режиме генератора, так и в режиме двигателя од новременно наблюдаются индуцирование ЭДС в проводнике, пересекающем магнитное поле, и возникновение силы, дейст вующей на проводник, находящийся в магнитном поле, при про текании по нему электрического тока;

в) взаимное преобразова ние механической и электрической энергий в электрической машине может происходить в любом направлении, т. е. одна и та же электрическая машина может работать как в режиме двигате ля, так и в режиме генератора;

это свойство электрических ма шин называют обратимостью. Принцип обратимости электри ческих машин был впервые установлен русским ученым Э. X. Ленцем.

Рассмотренные «элементарные» электрические генератор и двигатель отражают лишь принцип использования в них основ ных законов и явлений электрического тока. Что же касается конструктивного исполнения, то большинство электрических машин построено на принципе вращательного движения их под вижной части. Несмотря на большое разнообразие конструкций электрических машин, оказывается возможным представить себе некоторую обобщенную конструкцию электрической машины.

Такая конструкция (рис. В.З) состоит из неподвижной части 7, называемой статором, и вращающейся части 2, называемой ро тором. Ротор располагается в расточке статора и отделен от него воздушным зазором. Одна из указанных частей машины снабже на элементами, возбуждающими в машине магнитное поле (на пример, электромагнит или постоянный магнит), а другая — имеет обмотку, которую будем условно называть рабочей об моткой машины. Как неподвижная часть машины (статор), так и подвижная (ротор) имеют сердечники, выполненные из магнит но-мягкого материала и обладающие небольшим магнитным со противлением.

Если машина работает в режиме генератора, то при вращении ротора (под действием приводного двигателя) в проводниках рабочей обмотки наводится ЭДС и при подключении потребителя появляется элек трический ток. При этом меха ническая энергия приводного двигателя преобразуется в элек трическую. Если машина пред назначена для работы в качестве электродвигателя, то рабочая обмотка машины подключается к сети. При этом ток, возникший в обмотки, взаи модействует с магнитным полем Рис. В.З. Обобщенная конструктив и на роторе возникают электро ная схема электрической машины магнитные силы, приводящие ротор во вращение. При этом электрическая энергия, потребляе мая двигателем из сети, в механическую энергию.

затрачиваемую на вращение какого-либо механизма, станка и т. п.

Возможны также конструкции электрических машин, у кото рабочая обмотка расположена на статоре, а элементы, возбу ждающие магнитное поле, — на роторе. Принцип работы машины при этом остается прежним.

Диапазон мощностей электрических машин весьма широк — от долей ватт до сотен тысяч киловатт.

§ В.З. Классификация электрических машин Использование электрических машин в качестве генераторов и двигателей является их главным так как связано исключительно с целью взаимного преобразования электрической и механической энергий. Применение электрических машин в раз личных отраслях техники может иметь и другие цели. Так, по требление электроэнергии часто связано с преобразованием пере менного тока в постоянный или же с преобразованием тока промышленной частоты в ток более высокой частоты. Для этих целей применяют электромашинные преобразователи.

Электрические машины используют также для усиления мощ ности электрических сигналов. Такие электрические машины на зывают электромашинными Электрические ны, используемые для повышения коэффициента мощности потребителей электроэнергии, называют синхронными компенса торами. Электрические машины, служащие для регулирования напряжения переменного тока, называют индукционными регуля торами.

Очень разнообразно применение микромашин в устройствах автоматики и вычислительной техники. Здесь электрические ма шины используют не только в качестве двигателей, но и в качестве (для преобразования частоты вращения в элек трический сигнал), сельсинов, вращающихся трансформаторов (для получения электрических сигналов, пропорциональных углу поворота вала) и т. п.

Из приведенных примеров видно, сколь разнообразно разде ление электрических машин по их назначению.

Рассмотрим классификацию электрических машин по прин ципу действия, согласно которой все электрические машины раз деляются на бесколлекторные и коллекторные, различающиеся как принципом действия, так и конструкцией. Бесколлекторные машины — это машины переменного тока. Они разделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные машины применяются преимущественно в качестве двигателей, а синхронные — как в качестве двигателей, так и в качестве генераторов. Коллекторные машины применяются главным образом для работы на постоян ном токе в качестве генераторов или двигателей. Лишь коллектор ные машины небольшой мощности делают универсальными дви гателями, способными работать как от сети постоянного, так и от сети переменного тока.

Электрические машины одного принципа действия могут раз личаться схемами включения либо другими признаками, влияю щими на эксплуатационные этих машин. Например, асинхронные и синхронные машины могут быть трехфазными (включаемыми в трехфазную сеть), конденсаторными или одно фазными. Асинхронные машины в зависимости от конструкции обмотки ротора разделяются на машины с ро тором и машины с фазным ротором. Синхронные машины и кол лекторные машины постоянного тока в зависимости от способа создания в них магнитного поля возбуждения разделяются на ма шины с обмоткой возбуждения и машины с постоянными магни тами. На рис. представлена диаграмма классификации элек трических машин, содержащая основные виды электрических машин, получившие наибольшее применение в современном элек троприводе. Эта же классификация электрических машин поло жена в основу изучения курса «Электрические машины».

Курс «Электрические машины» помимо собственно электри ческих машин предусматривает изучение трансформаторов.

Трансформаторы являются статическими преобразователями элек троэнергии переменного тока. Отсутствие каких-либо вращаю щихся частей придает трансформаторам конструкцию, принципи ально отличающую их от электрических машин. Однако принцип действия трансформаторов, так же как и принцип действия элек трических машин, основан на явлении электромагнитной индук ции, и поэтому многие положения теории трансформаторов со ставляют основу теории электрических машин переменного тока.

Рис. В.4. Классификация электрических машин Электрические машины и трансформаторы — основные элементы любой энергетической системы или установки, поэтому для спе циалистов, работающих в сфере производства или эксплуатации электрических машин, необходимы знания теории и понимание физической сущности электромагнитных, механических и тепло вых процессов, протекающих в электрических машинах и транс форматорах при их работе.

Раздел ТРАНСФОРМАТОРЫ Трансформаторы широко при Рабочий процесс меняются в системах передачи трансформатора и распределения электроэнер гии. Известно, что передача электроэнергии на дальние расстояния осуществляется Группы соединения при высоком напряжении (до 500 кВ и более), благодаря и параллельная чему значительно уменьшают работа ся электрические потери в ли трансформаторов нии электропередачи. Полу чить такое высокое напряже ние в генераторе невозможно, поэтому электроэнергия после Трехобмоточные генератора подается на повы трансформаторы шающий трансформатор, в ко и авто тором напряжение увеличива трансформаторы ется до требуемого значения.

Это напряжение должно быть тем выше, чем больше протя Переходные женность электропере процессы дачи и чем больше переда в трансформаторах ваемая ность. Например, при переда че электроэнергии мощностью Трансформаторные кВт на расстояние 1000 км устройства необходимо напряжение 500 кВ.

специального В местах распределения элек назначения троэнергии между потребите лями устанавливают понижаю щие трансформаторы, которые понижают напряжение до тре буемого значения. И наконец, в местах потребления элек троэнергии напряжение еще раз понижают посредством до 220, или 660 В. При таком напря жении электроэнергия пода ется непосредственно потре на рабочие места предприятии и в жилые поме щения. Таким образом, элек троэнергия переменного тока в процессе передачи от элек тростанции к потребителям подвергается трех-, а иногда и четырехкратному трансфор мированию.

новного применения транс форматоры используются в различных электроустановках (нагревательных, сварочных и т. п.), устройствах автоматики, и т. д.

глава • Рабочий процесс трансформатора §1.1. Назначение и области применения трансформаторов Трансформатором называют статическое элек тромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электро магнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

В общем случае вторичная система переменного тока может отличаться от первичной любыми пара метрами: значениями напряжения и тока, числом фаз, формой кривой напряжения (тока), частотой.

Наибольшее применение в электротехнических ус тановках, а также в энергетических системах пере дачи и распределения электроэнергии имеют сило вые трансформаторы, посредством которых изме няют значения переменного напряжения и тока. При этом число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются неизменными.

В зависимости от назначения трансформаторы разделяют на силовые трансформаторы общего на значения и трансформаторы специального назначе ния. Силовые трансформаторы общего назначения применяются в линиях передачи и распределения электроэнергии, а также в различных электроуст ройствах для получения требуемого напряжения.

Трансформаторы специального назначения характе ризуются разнообразием рабочих свойств и конст руктивного исполнения. К этим трансформаторам относятся печные и сварочные трансформаторы, трансформаторы для устройств автоматики (пик трансформаторы, импульсные, умножители частоты и т.п.), испытательные и измерительные трансфор маторы и т. д.

При изучении данного раздела будем иметь в виду силовые трансформаторы общего назначения, за исключением гл. 5, в которой рассмотрены неко торые виды трансформаторов специального назна чения.

§ 1.2. Принцип действия трансформаторов Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопро вода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала (обычно листовая электротехническая сталь), и двух обмоток, рас положенных на стержнях (рис. 1.1, а). Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока Г на напряжение U\. другой обмотке, назы 6) Рис. 1.1. Электромагнитная и принципиальная (б) схемы трансформатора ваемой вторичной, подключен потребитель Первичная и вто ричная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на котором располо жены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками.

Действие трансформатора основано на явлении электромаг нитной индукции. При подключении первичной обмотки к источ нику переменного тока в витках этой обмотки протекает перемен ный ток который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сце пляется с обеими обмотками (первичной и вторичной) и индуци рует в них ЭДС:

в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (1.1) во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции где и — число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

При подключении нагрузки к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием ЭДС в цепи этой обмотки созда ется ток а на выводах вторичной обмотки устанавливается на пряжение В повышающих трансформаторах > а в пони жающих Из (1.1) и (1.2) видно, что ЭДС и наводимые в обмотках трансформатора, отличаются друг от друга лишь за счет разного числа витков и в обмотках, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить трансформа тор практически на любое отношение напряжений.

Обмотку подключенную к сети с более вы соким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН);

обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, — обмоткой низшего напряжения (НН).

На рис. 1.1, б показано изображение однофазного трансфор матора на принципиальных электрических схемах.

Трансформаторы обладают свойством обратимости: один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повы шающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо — по нижающий.

Трансформатор — это аппарат переменного тока. Если же его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению = 0], поэтому в обмотках трансформатора не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет пере даваться во вторичную.

Классифицируют трансформаторы по нескольким признакам:

по назначению — силовые общего и специального на значения, импульсные, для преобразования частоты и т. д.;

по виду охлаждения с воздушным (сухие транс форматоры) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждени ем (см. §1.3);

по числу трансформируемых фаз и трехфазные;

по форме магнитопровода — стержневые, броне вые, бронестержневые, тороидальные;

по числу обмоток на фазу мно гообмоточные.

§ Устройство трансформаторов Современный трансформатор состоит из различных конструк тивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др.

с насаженными на его стержни обмотками состав ляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательными) час тями. Рассмотрим подробнее конструкцию основных частей трансформатора.

Магнитопровод. Магкитопровод в трансформаторе выполня ет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по ко торой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он предназначен для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей. Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно 0, стальных пластин, покрытых с сторон изолирующей пленкой (например, лаком). Такая конструкция магнитопровода обуслов лена стремлением ослабить вихревые токи, наводимые в нем пе ременным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь энергии в трансформаторе.

Магнитопровод трехфазного трансформатора стержневого типа с обмотками Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого.

В магнитопроводе стержневого типа (рис. 1.2, а) вер тикальные стержни 7, на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами 3. На каждом стержне расположены об мотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях — потоки и а в среднем стержне — поток На рис. б показан внешний вид магнитопровода. При этом стержни имеют ступенчатое сечение, вписываемое в круг диаметром d (рис. 1.3).

Стержни трансформа торов большой ности имеют много ступеней, что обеспе чивает лучшее запол Рис. 1.3. Форма сечения стержней:

нение сталью площади а — трансформаторов малой и средней мощности;

внутри обмотки.

большой мощности лучшей теплоотдачи иногда между отдель ными пакетами стержня оставляют воздушные зазоры шириной мм, служащие вентиляционными каналами.

Магнитопровод броневого типа представляет собой разветвленную конструкцию со стержнем и ярмами, частично прикрывающими («бронирующими») обмотки (рис. 1.4). Магнит ный поток в стержне магнитопровода броневого типа в два раза больше, чем в ярмах, каждое из которых имеет сечение, вдвое меньшее сечения стержня. Из-за технологической сложности изго товления магнитопроводы броневого типа не получили широкого распространения, их применяют лишь в силовых трансформаторах весьма малой мощности (радиотрансформаторы).

В трансформато рах большой б) ти применяют б р о не с т е р жне в у ю к о н с т р у к ц и ю магнитопровода (рис.

1.5), которая хотя и требует несколько повышенного расхода электротехнической Рис. 1.4. Однофазный трансформатор броневого стали, но позволяет типа:

уменьшить высоту — устройство;

— внешний магнитопровода < а следователь но, и высоту трансформатора. Это имеет важное значение при транспортировке трансформаторов.

По способу сочленения стержней с ярмами различают стыко вую и шихтованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 1.6).

Рис. 1.5. Магнитопроводы бронестержневых трансформаторов:

а — однофазного;

б — трехфазного При стыковой конструкции (рис. 1.6, а) стержни и ярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а за тем приставляют верхнее и нижнее ярма, заранее проложив изоли рующие прокладки между стыкующими элементами, с целью ос лабления вихревых токов, возникающих при взаимном перекрытии листов стержней и ярм. После установки двух ярм всю конструкцию прессуют и стягивают вертикальными шпиль ками. Стыковая конструкция хотя и облегчает сборку магнитопро вода, но не получила распространения в силовых трансформаторах из-за громоздкости стяжных устройств и необходимости механи ческой обработки стыкующихся поверхностей для уменьшения магнитного сопротивления в стыка.

Шихтованная сило вых трансформаторов показана на рис. 1.6, б, когда стержни и яр ма собирают слоями в переплет. Обычно слой содержит лис та. В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов изготовляют из холоднокатаной технической стали, у которой магнитные свойства вдоль направления прокатки листов лучше, чем поперек. По этому при шихтованной конст рукции в местах поворота лис тов на появляются «зоны несовпадения» направления прокатки с направлением маг нитного потока. На этих участ ках наблюдаются увеличение Стыковая (а) и шихтован ная (б) конструкции магнитного сопротивления и рост магнитных потерь. С це лью ослабления этого явления применяют для шихтовки пла стины (полосы) со скошенными краями. В этом случае вместо прямого стыка (рис. 1.7, получают косой стык (рис. 1.7, у которого «зона несовпадения» гораздо меньше.

Недостатком магнитопроводов шихтованной конструкции яв ляется некоторая сложность сборки, так как для насадки обмоток на стержни приходится расшихтовывать верхнее ярмо, а затем по сле насадки обмоток вновь его зашихтовывать.

Рис. 1.7. «Зоны несовпадения» при пря Рис. 1.8. ярма мом и косом стыках Стержни магнитопроводов во избежание распушения опрес совывают (скрепляют). Делают это обычно наложением на стер жень бандажа из стеклоленты или стальной проволоки. Стальной бандаж выполняют с изолирующей пряжкой, что исключает соз дание замкнутых стальных витков на стержнях. Бандаж наклады вают равномерно, с определенным натягом. Для опрессовки ярм и мест их сочленения со стержнями 1 используют ярмовые балки 2, которые в местах, выходящих за крайние стержни (рис.

стягивают шпильками.

Во избежание возникновения разности потенциалов между металлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляционных промежутков, разделяющих эти части, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют. Заземление осуществляют медными лентами, встав ляемыми между стальными пластинами магнитопровода одними и прикрепляемыми к ярмовым балкам другими концами.

трансформаторов малой мощности (обычно мощностью не более 1 чаще всего изготовляют из узкой ленты электротехнической холоднокатаной стали пу тем навивки. Такие магнитопроводы делают разрезными (рис.

1.9), а после насадки обмоток собирают встык и стягивают спе циальными хомутами.

1.9. Ленточные раз- Рис. Концентрическая (а) и дисковая резные магнитопроводы (б) обмотки трансформаторов Обмотки. Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или пря моугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является цилиндр, на котором крепятся элементы (рейки, угловые шайбы и т. п.), обеспечивающие обмот ке механическую и электрическую прочность.

По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.

обмотки выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня), а сна ружи — обмотку ВН (рис. а).

Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и ВН и располагают на стержне в чередующемся порядке (рис. 1.10, 6). Чередующиеся обмотки применяют весьма редко, лишь в некоторых трансформа торах специального назначения.

Концентрические обмотки в конструктивном отношении раз деляют на несколько типов. Рассмотрим некоторые из них.

Цилиндрические или двухслойные обмотки из провода прямоугольного сечения (рис. используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный ток до 800 А.

Рис. Конструкция концентрических обмоток 2. Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения.

При этом витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис. б). Для того чтобы все парал лельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников. При транспози ции стремятся, чтобы в пределах одного витка каждый провод ник занимал все положения. Транспозиция может быть группо вой (рис. 1.12, когда параллельные провода делятся на две группы и перестановка осуществляется группами, и общей, ко гда меняется взаимное расположение всех параллельных про водов (рис. 1.12, 3. Непрерывные обмотки (рис. состоят из отдель ных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и со единенных между собой без пайки, т. е. выполненных «непре рывно». Если обмотка выполняется несколькими параллель ными проводами, то в ней применяют транспозицию проводов.

Непрерывные обмотки, несмотря на некоторую сложность из готовления, получили наибольшее применение в силовых трансформаторах как в качестве обмоток ВН, так и в качестве обмоток НН. Это объясняется их большой механической проч ностью и надежностью.

В трансформаторах с масляным охлажде с об мотками помещен в бак, на полненный трансформатор ным маслом (рис. 1.13).

Трансформаторное масло, Рис. 1.12. Транспозиция в винтовых омывая обмотки 2 и 3 и маг нитопровод 1, отбирает от них теплоту и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака 4 и трубы радиатора 5 отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более на дежную работу высоковольтных трансформаторов, так как элек трическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.

В трансформаторах мощностью до применяют баки гладкими стенками. У более мощных трансформаторов для увеличения охлаждаемой поверхности стенки бака делают ребри стыми или же применяют трубчатые баки. Масло, нагреваясь, поднимается вверх, а охлаждаясь, опускается вниз. При этом мас ло циркулирует трубах, что способствует более быстрому его охлаждению (см. § Для компенсации объема масла при изменении температу ры, а также для защиты масла от окисления и увлажнения при контакте с воздухом в трансформаторах применяют расшири тель 9, представляющий собой цилиндрический сосуд, установ ленный на крышке бака и сообщающийся с ним. Колебания уровня масла с изменением его температуры происходят не в баке, который всегда заполнен маслом, а в расширителе, сооб щающемся с атмосферой.

В процессе работы трансформаторов не исключена возмож ность возникновения в них явлений, сопровождающихся бурным выделением что ведет к значительному увеличению давле ния внутри бака, поэтому во избежание повреждения баков транс форматоры мощностью 1000 кВ-А и выше снабжают выхлопной трубой, которую устанавливают на крышке бака. Нижним концом труба сообщается с баком, а ее верхний конец заканчивается фланцем, на котором укреплен стеклянный диск. При давлении, превышающем безопасное для бака, стеклянный диск лопается и газы выходят наружу.

В трубопровод, соединяющий бак масляного трансформатора с расширителем, помещено газовое реле. При возникновении в трансформаторе значительных повреждений, сопровождаемых обильным выделением газов (например, при коротком замыкании между витками обмоток), газовое реле срабатывает и замыкает контакты цепи управления выключателя, который отключает трансформатор от сети. Обмотки трансформатора с внешней це пью соединяют вводами 7 и 8. В масляных трансформаторах для вводов обычно используют проходные фарфоровые изоляторы.

Рис. Устройство трансформатора с масляным охлажде нием Такой ввод снабжен металлическим фланцем, посредством кото рого он крепится к крышке или стенке бака. К дну бака прикреп лена тележка, позволяющая перемещать трансформатор в преде лах подстанции. На крышке бака расположена рукоятка переключателя напряжений (см. § 1.15).

Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами: 1) номинальное первичное линейное напряжение В или кВ;

2) номинальное вторичное линейное напряжение (напряжение на выводах вторичной обмотки при отключен ной нагрузке и номинальном первичном напряжении), В или кВ;

3) номинальные линейные токи в первичной и вторичной обмотках, А;

4) номинальная полная мощность (для од нофазного трансформатора для трехфазного — )• Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора где — номинальная мощность трехфазного трансформатора, Каждый трансформатор рассчитан для включения в сеть пе ременного тока определенной частоты. В России трансформаторы общего назначения рассчитаны на 50 Гц (в некоторых других 60 Гц), в устройствах автоматики и связи при меняют трансформаторы на частоты 50, 400 или 1000 Гц.

Пример 1.1. Номинальные значения первичного и вторичного напряжений однофазного = ПО кВ, = 6,3 кВ, номинальный пер вичный ток = 95,5 А. Определить номинальную мощность трансформатора и номинальный вторичный ток Номинальная мощность трансформатора = = = = кВА. Номинальный вторичный ток = = 10 500/6,3 = 1666 А.

§ 1.4. Уравнения напряжений трансформатора Основной переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора, сцепляясь с витками и (см. рис.

1.1), наводит в них ЭДС [см. (1.1) и (1.2)] Предположим, что магнитный поток Ф является синусоидаль ной функцией времени, т. е.

где — максимальное значение потока.

Тогда, подставив (1.4) в формулу ЭДС и дифференцируя, получим как По аналогии, Из (1.6) и (1.7) следует, что ЭДС и отстают по фазе от по тока Ф на угол тс/2. Максимальное значение ЭДС (1.8) Разделив на и подставив со = получим дейст вующее значение первичной ЭДС (В):

Аналогично, для вторичной ЭДС Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют коэффициентом трансформации:

При практических расчетах коэффициент трансформации с некоторым допущением принимают равным отношению номи нальных напряжений обмоток ВН и k ».

Рис. 1.14. Магнитные потоки в однофазном трансформаторе Токи и в обмотках трансформатора помимо основного магнитного потока Ф создают магнитные потоки рассеяния и (рис. 1.14), каждый из которых сцеплен с витками лишь собст венной обмотки и индуцирует в ней ЭДС рассеяния. Эти ЭДС в первичной и вторичной обмотках таковы:

= где и — индуктивности рассеяния.

Так как магнитные потоки рассеяния замыкаются главным об разом в немагнитной среде (воздух, масло, медь), магнитная про ницаемость которой постоянна, то и индуктивности и но считать постоянными.

Действующие значения ЭДС рассеяния то кам в соответствующих обмотках:

(1.12) где и — индуктивные сопротивления рассеяния первичной и вторичной обмоток соответственно, Ом (знак минус в этих выра жениях свидетельствует о реактивности ЭДС рассеяния).

Таким образом, в каждой из обмоток трансформатора индуци руются по две ЭДС: ЭДС от основного потока Ф и ЭДС от потока рассеяния в первичной обмотке и во вторичной обмотке).

Для первичной цепи трансформатора, включенной в сеть на напряжение U\, с учетом падения напряжения в активном сопро тивлении первичной обмотки можно записать уравнение напря жений по второму закону Кирхгофа:

т. е. сумма ЭДС, наведенных во вторичной обмотке + уравновешивается суммой падений напряжений Здесь — активное сопротивление вторичной обмотки. Падение напряжения на нагрузке представляет собой напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора:

Приведем уравнение к виду, аналогичному уравнению ЭДС для первичной цепи (1.13). При этом учтем выражения (1.12) и (1.16) и получим уравнение напряжений для вторичной цепи трансформатора:

(1.17) Из этого уравнения следует, что напряжение на выходе на груженного трансформатора отличается от ЭДС вторичной обмот ки на величину падения напряжений в этой обмотке.

Пример 1.2. Имеется однофазный трансформатор (рис. 1.14) номинальной мощностью =100 кВ-А и номинальными напряжениями = 6000 В и 400 В при частоте тока / = 50 Гц;

действующее значение напряжения, приходящееся на один виток обмоток, = 5 В.

Определить: числа витков обмоток трансформатора и поперечное се чение обмоточных проводов первичной и вторичной обмоток, если плот тока в этих проводах А = 4,0 А/мм2;

площадь поперечного сечения стержня если максимальное значение магнитной индукции в стержне По номинальным значениям напряжений и опреде ляем числа витков в обмотках:

Номинальные значения токов в обмотках:

Поперечные сечения обмоточных проводов:

Основной магнитный поток в стержне определим, используя выражение (1.10) и учитывая, что номинальное вторичное напряжение = Поперечное сечение стержня магнитопровода где = 0,93 — коэффициент заполнения шихтованного стержня сталью, учиты вающий увеличение сечения стержня прослойками изоляционного лака между стальными полосами.

§ 1.5. Уравнения магнитодвижущих сил и токов Предположим, что трансформатор работает в режиме холо стого хода (рис. 1.15, а), т. е. к зажимам его первичной обмотки подведено напряжение U\, а вторичная обмотка разомкнута = 0). Ток в первичной обмотке при этих условиях называют холостого хода.

Магнитодвижущая сила (МДС) созданная этим током, наводит в магнитопроводе трансформатора основной магнитный поток, максимальное значение которого (1.18) где — магнитное сопротивление магнитопровода.

При замыкании вторичной обмотки на нагрузку (рис. в ней возникает ток При этом ток в первичной обмотке увеличи вается до значения Теперь поток создается действиями МДС и (1.19) Этот поток можно определить из (1.9):

или, принимая во внимание, что * получим (1.20) Из (1.20) следует, что значение основного магнитного потока Ф практически не зависит от нагрузки трансформатора, так как напряжение U\ неизменно. Однако следует иметь в виду, что это положение является приближенным и относится к случаям нагруз ки, не превышающим номинальную. Объясняется это тем, что по ложение о неизменности потока Ф принято на основании уравне ния которое не учитывает падений напряжения в первичной цепи [сравните с (1.13)].

Принятое положение Ф = const позволяет приравнять выраже ния (1.18) и (1.19):

Рис. 1.15. Режимы холостого хода и нагрузки (б) в однофазном трансформаторе и получить уравнение МДС трансформатора:

Преобразуя (1.21), первичной обмотки пред ставить в виде суммы двух составляющих:

Составляющая наводит в трансформа тора основной магнитный поток Ф, а составляющая - урав новешивает МДС вторичной обмотки Воздействие МДС вторичной обмотки трансформатора на основной магнитный поток Ф можно объяснить с помощью правила Ленца. В соответствии с этим правилом наведенная в об мотке ЭДС создает в этой обмотке такой ток, который своим маг нитным действием направлен против причины, вызвавшей появ ление этой ЭДС. Причиной наведения ЭДС во вторичной обмотке трансформатора является основной магнитный поток Ф, поэтому ток во вторичной обмотке создает МДС направ ленную встречно потоку Ф, т. е. находящуюся с ним в противофа зе и стремящуюся ослабить этот поток. Если бы обмотка была замкнута накоротко или на чисто индуктивное сопротивление и при этом не обладала активным сопротивлением, то ток отста вал бы по фазе от ЭДС на угол = 90° и вся МДС ока зывала бы на магнитопровод размагничивающее действие. Но в реальных условиях вторичная обмотка замкнута на сопротивление нагрузки да к тому же она сама обладает активным сопротивлением Поэтому фазовый сдвиг тока от ЭДС отличается от 90° и с основным магнитным потоком Ф взаимодей ствует не вся МДС а лишь ее реактивная составляющая.

При активно-индуктивной нагрузке, когда и ток нагрузки отстает по фазе от ЭДС вторич ной обмотки на угол МДС своей реактивной (индук тивной) составляющей оказывает на магнитопровод трансформатора размагничи вающее действие:

где = sin — реактив Рис. 1.16. Векторные диаграммы МДС ная составляющая тока нагрузки.

трансформатора при На рис. 1.16, а представ тивной и (б) нагрузках лена векторная диаграмма МДС для случая активно индуктивной нагрузки транс форматора. На диаграмме вектор ЭДС вторичной обмотки от стает по фазе от вектора основного магнитного потока на угол 90°, а вектор МДС вторичной обмотки отстает по фазе от ЭДС на угол (рис. 1.16, Из выполненных на этой диаграмме построений видно, что реактивная (индуктивная) со ставляющая МДС вторичной обмотки находится в противо фазе с основным магнитным потоком т. е. оказывает на нитопровод трансформатора размагничивающее действие.

Анализируя работу трансформатора, необходимо отметить, что при нагрузке трансформатора в пределах номинального значения основной магнитный поток Ф изменяется весьма незначительно и принятое ранее положение const вполне допустимо. Происходит это потому, что МДС вторичной обмотки реактивная состав ляющая которой оказывает на магнитопровод размагничивающее действие, компенсируется составляющей первичной МДС:

При колебаниях тока нагрузки трансформатора изменяется МДС вторичной обмотки а это вызывает соответствующие изменения МДС первичной обмотки за счет ее составляющей —. Что же касается составляющей МДС холостого хода то ее значение остается практически неизменным, достаточным для создания в трансформатора основного маг нитного потока Ф const.

При активно-емкостной нагрузке трансформатора, когда = - и ток нагрузки опережает по фазе ЭДС на угол реактивная (емкостная) составляющая МДС вторич ной обмотки совпадает по фазе с основным магнитным по током и магнитопровод трансформатора (рис. 1.16, б). В этом случае, так же как и при активно индуктивной нагрузке [см. (1.22)], составляющая первичной МДС (- компенсирует действие вторичной МДС Разделив уравнение МДС (1.21) на число витков получим где = — ток нагрузки (вторичный ток), приведенный к числу витков первичной обмотки.

Другими словами, это такой ток, который в обмотке с числом витков создает такую же МДС, что и ток во вторичной об мотке т. е. = • Преобразовав выражение (1.23), получим уравнение трансформатора:

Из этого уравнения следует, что первичный ток можно рас сматривать как сумму двух составляющих: составляющую /о, соз дающую МДС необходимую для наведения в магнитопроводе основного магнитного потока Ф, и составляющую - которая, создавая МДС - компенсирует МДС вторичной обмотки трансформатора. Такое действие составляющих первичного тока приводит к тому, что любое изменение тока нагрузки сопровож дается изменением первичного тока за счет изменения его со ставляющей - находящейся в противофазе с током нагрузки Основной магнитный поток Ф является переменным, а поэто му магнитопровод трансформатора подвержен систематическому перемагничиванию. Вследствие этого в магнитопроводе транс форматора имеют место магнитные потери от гистерезиса и вихревых токов, наводимых переменным магнитным потоком в пластинах электротехнической стали. магнитных по терь эквивалентна активной составляющей тока х.х. Таким обра зом, ток х.х. имеет две составляющие: реактивную представ ляющую собой намагничивающий ток, и активную обусловленную магнитными потерями:

Обычно активная составляющая тока х.х. невелика и не пре вышает 0,10 от поэтому она не оказывает заметного влияния на х.х.

На рис. 1.17 представлена векторная диаграмма, на которой показаны векторы тока х.х. и его составляющих и. Угол б, на который вектор основного магнитного потока отстает по фазе от тока называют углом магнитных потерь. Нетрудно заметить, что этот угол увеличивается с ростом активной состав ляющей тока х.х. т. е. с ростом магнитных потерь в проводе трансформатора.

Сила тока х.х. в трансформаторах большой и средней мощно сти соответственно составляет от номинального первичного тока. По этому при нагрузке, близкой к номи нальной, пренебрегая током и пре образуя получим (1.26) т. е. токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны числам вит ков этих обмоток: ток больше в обмот ке с меньшим числом витков и меньше в обмотке с большим числом витков. По 1 17 тока обмОТКИ НН ВЫПОЛНЯЮТ большего сечения, чем обмотки ВН, Х.л. На имеющие большее число витков.

§ 1.6. Приведение параметров вторичной обмотки и схема замещения приведенного трансформатора В общем случае параметры первичной обмотки трансформа тора отличаются от параметров вторичной обмотки. Эта разница наиболее ощутима при больших коэффициентах трансформации, что затрудняет расчеты и построение векторных диаграмм, так как в этом случае векторы электрических величин первичной обмотки значительно отличаются по своей длине от одноименных векторов вторичной обмотки. Указанные затруднения устраняются приве дением всех параметров трансформатора к одинаковому числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки С этой це лью все величины, характеризующие вторичную цепь трансфор матора, — ЭДС, напряжение, ток и сопротивления — пересчиты вают на число витков первичной обмотки.

Таким образом, вместо реального трансформатора с коэффи циентом трансформации = получают эквивалентный трансформатор с к = = где = Такой трансформатор приведенным. Однако приведение вторичных парамет ров трансформатора не должно отразиться на его энергетических показателях: все мощности и фазовые сдвиги во вторичной обмот ке приведенного трансформатора должны остаться такими, как и в реальном трансформаторе.

Так, электромагнитная мощность вторичной обмотки реально го трансформатора должна быть равна электромагнитной мощности вторичной обмотки приведенного трансформатора:

Подставив значение приведенного тока вторичной обмотки = в (1.27), получим формулу приведенной вторичной ЭДС:

Так как то приведенное напряжение вторичной обмотки Из условия равенства потерь в активном сопротивлении вто ричной обмотки имеем = Определим приведенное ак тивное сопротивление:

Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторич ной обмотки определяют из условия равенства реактивных мощ ностей = откуда Приведенное полное сопротивление вторичной обмотки трансформатора Приведенное полное сопротивление нагрузки, подключенной на выводы вторичной обмотки, определим по аналогии с Уравнения напряжений и токов для приведенного трансфор матора имеют вид Эти уравнения устанавливают аналитическую связь между па раметрами трансформатора во всем диапазоне нагрузок от режима х.х. до номинальной.

Еще одним средством, облегчающим исследование электро магнитных процессов и расчет трансформаторов, является приме электрической схемы замещения приведенного трансфор матора. На рис. 1.18, представлена эквивалентная схема приве денного трансформатора, на которой сопротивления условно вынесены из соответствующих обмоток и включены последова тельно им. Как было установлено ранее, в приведенном трансфор маторе к = а поэтому - = В результате точки так точки X и х на схеме имеют одинаковые потенциалы, что по зволяет электрически соединить указанные точки, получив Т схему замещения приведенного трансформатора (рис.

1.18, В электрической схеме замещения трансформатора маг нитная связь между цепями заменена электрической.

Схема замещения при веденного трансформатора " удовлетворяет всем урав нениям ЭДС и токов при веденного (1.34) и представляет со бой совокупность трех ветвей: первичной — со противлением = + и током намагничи вающей — сопротивлени ем и Рис. 1.18.

замещения (б) приведенного вторичной — с двумя сопротивлениями: сопро тивлением собственно вторичной ветви = + и сопротивлени ем нагрузки = ± и током - • Изменением сопротивления нагрузки на схеме замещения могут быть воспроизведены все ре жимы работы Параметры ветви намагничивания определяются током х.х. Наличие в этой ветви активной составляющей обу словлено магнитными потерями в трансформаторе (см. § 1.14).

Все параметры схемы замещения, за исключением явля ются постоянными для данного трансформатора и могут быть оп ределены из опыта х.х. и опыта к.з. (см.

§ 1.7. Векторная диаграмма трансформатора Воспользовавшись схемой замещения приведенного транс форматора и основными уравнениями напряжений и токов (1.34), построим векторную диаграмму трансформатора, наглядно пока зывающую соотношения и фазовые сдвиги между токами, ЭДС и напряжениями трансформатора. Векторная диаграмма — графиче ское выражение основных уравнений приведенного трансформа (1.34).

Построение диаграммы (рис. 1.19, а) следует начинать с век тора максимального значения основного магнитного потока Вектор тока опережает по фазе вектор потока на угол 8, а векторы ЭДС и отстают от этого вектора на угол 90° [см. (1.6) и (1.7)]. Далее строим вектор Для определения угла сдвига фаз между и следует знать характер нагрузки. Пред положим, что нагрузка трансформатора Тогда вектор отстает по фазе от на угол (1.35) определяемый как характером внешней нагрузки, так и собствен ными сопротивлениями вторичной обмотки.

Для построения век тора вторичного жения необходимо из вектора ЭДС вычесть векторы падений напря жения и С этой целью из конца век тора опускаем пер пендикуляр на ние вектора тока и откладываем на нем век тор - Затем прово дим прямую, параллель Рис. 1.19. Векторные диаграммы трансфор ную и на ней откла- матора при активно-индуктивной (а) и ак тивно-емкостной (б) нагрузках дываем вектор Построив вектор получим треугольник внутренних падений напряжения во вторичной цепи. Затем из точки О проводим вектор = - который опережает фазе ток угол = Вектор первичного тока строим как векторную сумму:

= + Вектор - проводим из конца вектора противо положно вектору Построим вектор = + + для че го к вектору - опережающему по фазе вектор потока на 90°, прибавляем векторы внутренних падений напряжения первичной об мотки: вектор параллельный току и вектор опережаю щий вектор тока на угол 90°. Соединив точку О концом вектора получим вектор который опережает по фазе вектор тока на угол Иногда векторную диаграмму трансформатора строят с целью определения ЭДС обмоток. В этом случае заданными являются параметры вторичной обмотки: и Зная, опре деляют и а затем строят векторы этих величин под фазо вым углом друг к другу. Вектор ЭДС = получают гео метрическим сложением вектора напряжения с падениями на пряжения во вторичной обмотке:

В случае активно-емкостной нагрузки векторная диа грамма трансформатора имеет вид, показанный на рис. 1.19, Поря док построения диаграммы остается прежним, но вид ее несколько изменяется. Ток в этом случае опережает по фазе ЭДС на угол 2 н При значительной емкостной составляющей нагрузки падение напряжения в емкостной составляющей сопротивления нагрузки и индуктивное падение напряжения рассеяния во вторичной обмотке частично компенсируют друг друга. В результате напряжение может оказаться больше, чем ЭДС Кроме того, реактивная (опе режающая) составляющая вторичного тока = sin совпадает по фазе с реактивной составляющей тока х.х. т. е. оказывает на трансформатора подмагничивающее действие.

Это ведет к уменьшению первичного тока по сравнению с его значением при активно-индуктивной нагрузке, когда состав ляющая размагничивающее влияние (рис. 1.19, а).

§ 1.8. Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов Трансформирование трехфазной системы напряжений можно осуществить тремя однофазными трансформаторами, соединен ными в трансформаторную группу (рис. 1.20, а). Одна 00 Ь Рис. 1.20. Трансформаторная группа и трехфазный трансформатор (б) ко относительная громоздкость, большой вес и повышенная стои мость — недостаток трансформаторной группы, поэтому она при меняется только в установках большой мощности с целью умень шения веса и габаритов единицы оборудования, что важно при монтаже и транспортировке трансформаторов.

Рис. 1.21. Трехстержневой и векторные диаграммы В установках мощностью примерно до 60 000 обычно применяют трехфазные трансформаторы 1.20, б), у которых обмотки расположены на трех стержнях, объединенных в общий магнитопровод двумя ярмами (см. рис. 1.2). Но получен ный таким образом магнитопровод является несимметричным:

магнитное сопротивление потоку средней фазы меньше маг нитного сопротивления потокам крайних фаз И а).

Так как к первичным обмоткам трехфазного трансформатора подводится симметричная система напряжений и то в мапштопроводе трансформатора возникают магнитные потоки и образующие также симметричную систему (рис.

Однако вследствие магнитной несимметрии магнитопро вода намагничивающие токи отдельных фазовых обмоток не рав ны: намагничивающие токи обмоток крайних фаз и больше намагничивающего тока обмотки средней фазы Кро ме того, токи и оказываются сдвинутыми по фазе относи тельно соответствующих потоков и на угол а. Таким об разом, при симметричной системе трехфазного напряжения, подведенного к трансформатору, токи х.х. образуют несиммет ричную систему (рис. 1.21, в).

Для уменьшения магнитной несимметрии трехстержневого т. е. уменьшения магнитного сопротивления потокам крайних фаз, сечение ярм делают на больше сечения стерж что уменьшает их магнитное сопротивление. Несимметрия токов х.х. трехстержневого трансформатора практически не отражается на работе так как даже при небольшой нагрузке разли чие в значениях токов и /с становится незаметным.

Таким образом, при симметричном питающем напряжении и равномерной трехфазной нагрузке все фазы трехфазного транс форматора, выполненного на трехстержневом мапштопроводе, практически находятся в одинаковых условиях. Поэтому рассмот ренные выше уравнения напряжений, МДС и токов, а также схема замещения и векторные диаграммы могут быть для исследования работы каждой фазы трехфазного трансформатора.

Обмотки трехфазных трансформаторов принято соединять по следующим схемам: звезда;

звезда с нулевым выводом;

треуголь ник;

зигзаг с нулевым выводом. Схемы соединения обмоток трансформатора обозначают дробью, в числителе которой указана схема соединения обмоток ВН, а в знаменателе — обмоток НН.

Например, Y/A означает, что обмотки ВН соединены в звезду, а обмотки НН — в треугольник.

Соединение в зигзаг применяют только в транс 6) форматорах специального назначения, например в трансформаторах для вы прямителей (см. § 5.2). Для выполнения соединения каждую фазу обмотки НН делят на две части, распо лагая их на разных стерж нях. Указанные части об моток соединяют так, Рис. 1.22. Соединение обмоток в зигзаг чтобы конец одной части фазной обмотки был при соединен к концу другой части этой же обмотки, расположенной на другом стержне 1.22, а). Зигзаг называют если части обмоток, располагаемые на разных стержнях и соеди няемые последовательно, одинаковы, и если эти части неодинаковы. При соединении в зигзаг ЭДС час тей обмоток геометрически вычитаются (рис. 1.22, б).

Выводы обмоток трансформаторов принято обозначать сле дующим образом: обмотки ВН — начало обмоток А, В, С, соответ ствующие концы X, Y, Z;

обмотки НН — начала обмоток а, Ъ, с, соответствующие концы х, у, z.

При соединении обмоток звездой линейное напряжение боль ше фазного = а при соединении обмоток треугольни ком линейное напряжение равно фазному = Отношение линейных напряжений трехфазного трансформа тора определяется следующим образом:

Схема соединения обмоток Отношение ли нейных напряжений Таким образом, отношение линейных напряжений в трехфаз ном трансформаторе определяется не только отношением чисел витков фазных обмоток, но и схемой их соединений.

Пример 1.3. Трехфазный трансформатор номинальной мощностью = = 100 включен по схеме Y/Л. При этом номинальные линейные напряжения на входе и выходе трансформатора соответственно = 3,0 кВ, = 0,4 кВ.

Определить соотношение витков и номинальные значение фазных токов в первичной и вторичной Р е ш е е. Фазные напряжения первичных и вторичных обмоток Требуемое соотношение витков в трансформаторе = = 1,73/0,4 = 4,32.

Номинальный фазный ток в первичной обмотке (соединенной в звезду) Номинальный фазный ток во вторичной обмотке (соединенной в треугольник) Таким образом, соотношение фазных токов = 4,32 равно соотношению витков в обмотках трансформатора.

§ 1.9. Явления при намагничивании магнитопроводов трансформаторов Допустим, что к первичной обмотке трансформатора подведе но синусоидальное напряжение. При этом поток в магнитопро воде также будет синусоидальным: Ф Однако вслед ствие насыщения магнитный поток трансформатора не пропор ционален намагничивающему току. Поэтому при синусоидальном потоке Ф намагничивающий ток i является несинусоидальным.

Для определения формы кривой этого тока = f(t) воспользу емся кривой намагничивания Ф = графи ком изменения потока Ф 5) а) Рис. 1.23. Построение графика намагничивающего тока (а) и разложение его на составляющие (б) На рис. 1.23, а дано построение графика намагничивающего тока = Здесь в левом верхнем квадранте показана сину кривая Ф верхнем правом квадранте — кри вая намагничивания = материала Для получения графика намагничивающего тока = f(t), располо женного в правом нижнем квадранте, поступают следующим об разом. На графике Ф выбирают ряд точек 1, 2, 3, проецируют их на кривую намагничивания и определяют значения намагничи вающего тока, соответствующие выбранным значениям магнитно го потока. Затем проводят вертикальные линии через точки 2, на оси в правый нижний квадрант до пересечения с горизон тальными линиями, проведенными из точек 1, 2, 3 на оси времени этого квадранта, и получают геометрическое место точек кривой намагничивающего тока = Из сделанных построений видно, что при синусоидальной форме кривой Ф намагничи вающий ток имеет пикообразную форму. В целях упрощения по строений в этом случае воспользовались кривой намагничивания Ф = построенной без учета гистерезиса.

После разложения несинусоидальной кривой тока на сину соидальные составляющие (рис. 1.23, видно, что в этом токе кроме основной (первой) гармоники ярко выражена третья гармоника Так, в трансформаторе с магнитопроводом из высоколегиро ванной стали при индукции В = 1,4 Тл амплитуда третьей гармо ники составляет примерно 30% амплитуды основной гармоники намагничивающего тока. Сказанное относится лишь к реактивной составляющей тока х.х., так как активная составляющая являет ся синусоидальной. Обычно не превышает 10% от поэтому с некоторым приближением можно принять, что кривая тока х.х.

= /( 0 не отличается от кривой 1.10. Влияние схемы соединения обмоток на работу трехфазных трансформаторов в режиме холостого хода Из токов третьей гармоники в трехфазной системе видно, что эти токи в любой момент времени совпадают по фазе, т. е. имеют одинаковое направление. Этот же вывод распространя ется на все высшие гармоники тока, кратные трем, — 3, 9, 15 и т. д. Это обстоятельство оказывает существенное влияние на про цессы, сопровождающие намагничивание сердечников при транс формировании трехфазного тока.

Рассмотрим особенности режима холостого хода трехфазных трансформаторов для некоторых схем соединения обмоток.

Соединение напряжение подводится со стороны об моток, соединенных звездой без нулевого вывода (рис. 1.24, а), то то ки третьей гармоники (и кратные трем — 9, 15 и т. д.), совпадая по фазе во всех трех будут равны нулю. Объясняется это отсутст вием нулевого а следовательно, отсутствием выхода из ну левой точки. В итоге токи третьей и кратные трем гармоники будут 1.24. Направление токов третьей гармоники для раз личных схем соединения обмоток взаимно компенсировать ся и намагничивающий ток трансформатора ока жется синусоидальным, но магнитный поток в нитопроводе окажется не синусоидальным (упло щенным) с явно выра женным потоком третьей гармоники (рис. 1.25).

Потоки третьей гар моники не могут замк нуться в трехстержневом магнитопроводе, так как они совпадают по фазе, т. е. направлены встречно. Рис. Построение графика магнитного потока при синусоидальной форме намаг Эти потоки замыкаются ничивающего тока через воздух и металлические стенки бака (рис. 1.26). Большое магнитное сопротив ление потоку ослабляет его величину, поэтому наводимые потока ми в фазных обмотках ЭДС третьей гармоники невелики и обычно их амплитуда не превышает 5—7% от амплитуды основной гармони ки. На практике поток учитывают лишь с точки зрения потерь от вихревых токов, индуцируемых этим потоком в стенках бака. Напри мер, при индукции в стержне магнитопровода порядка 1,4 Тл потери от вихревых токов в баке составляют около 10% от потерь в магнито проводе, а при индукции 1,6 Тл эти потери возрастают до В случае трансформаторной группы, состоящей из трех одно фазных трансформаторов (см. рис. 1.20, а), от дельных фаз магнитно не связаны, поэтому магнитные потоки третьей гармоники всех трех фаз беспрепятственно замыкаются (поток каждой фазы замыкается в своем магнитопроводе). При этом значение потока может достигать от Несинусоидальный магнитный ШУТОК Ф, содержащий кроме основной гармоники еще и третью Фз, наводит в фазных обмотках несинусоидальную ЭДС е = (1.39) Повышенная частота магнитного потока приводит к появлению значительной ЭДС резко увеличивающей ампли тудное значение фазной ЭДС обмотки при том же ее действующем значении (рис.

1.27), что создает неблагоприятные усло вия для электрической изоляции обмоток.

Амплитуда ЭДС третьей гармоники в трансформаторной группе может дости гать 45—65% от амплитуды основной гар моники. Однако следует отметить, что ли нейные ЭДС (напряжения) остаются Рис. Пути замыка синусоидальными и содержат ния магнитных потоков гармоники, так как при соединении обмо третьей гармоники в ток звездой фазные ЭДС и сов магни падая по фазе, не создают линейной ЭДС.

Объясняется это тем, что линейная ЭДС при соединении обмоток звездой определяется разностью фазных ЭДС. Так, для основной гармоники 1.28, а) линейная ЭДС Что же касается линейной ЭДС третьей и кратных трем гар то ввиду совпадения по фазе фазных ЭДС этих гармоник (рис. 1.28, получим Если первичная обмотка трансформатора является обмот кой НН и ее нулевой вывод при- ' соединен к нулевому выводу гене ратора (см. рис. 1.24, то токи фаз со Рис. 1.28. Векторные диаграммы Рис. Форма графика фаз ЭДС основной (а) и третьей (б) ной ЭДС трансформаторной гармоник трехфазного группы при соединении обмо матора ток Y/Y держат третьи гармоники. Эти токи совпадают по фазе [см. (1.37)], а поэтому все они направлены либо от трансформатора к генера тору, либо наоборот. В нулевом проводе будет протекать ток, рав ный При этом поток трансформатора, а следова тельно, и ЭДС в фазах будут синусоидальны.

Соединения, при которых обмотки какой-либо стороны трансформатора (НН или ВН) соединены в треугольник. Эти схемы соединения наиболее желательны, так как они лишены не достатков рассмотренных ранее схем.

Допустим, что в треугольник соединены первичные обмотки трансформатора. Тогда ток третьей гармоники беспрепятственно замыкается в замкнутом контуре фазных обмоток, соединенных в треугольник (см. рис. 1.24, в). Но если намагничивающий ток со держит третью гармонику, то магнитные потоки в стержнях, а следовательно, и ЭДС в фазах практически синусоидальны.

Если же вторичные обмотки трансформатора в треугольник, а первичные — в звезду, то ЭДС третьей гармоники, наведенные во вторичных обмотках, создают в замкнутом контуре треугольника ток третьей гармоники. Этот ток создает в магнито проводе магнитные потоки третьей гармоники направленные встречно потокам третьей гармоники от намагничивающего тока (по правилу Ленца). В итоге результирующий третьей гармоники значительно ослабляется и практиче ски не влияет на свойства трансформаторов.

§ Опытное определение параметров схемы замещения трансформаторов Полученная в § 1.6 электрическая схема замещения (см. рис.

б) позволяет с достаточной точностью исследовать свойства трансформаторов в любом режиме. Использование этой схемы при определении характеристик имеет наибольшее практическое зна чение для трансформаторов мощностью 50 и выше, так как исследование таких трансформаторов методом непосредственной нагрузки связано с некоторыми техническими трудностями: не производительным расходом электроэнергии, необходимостью в громоздких и дорогостоящих нагрузочных устройствах.

Определение параметров схемы замещения = + = + возможно либо расчетным (в процессе расчета трансформатора), либо опытным путем. Ниже излагается порядок определения параметров схемы замещения трансформа тора опытным путем, сущность которого состоит в проведении опыта холостого хода (х.х.) и опыта короткого замыкания (к.з).

Опыт холостого хода. Холостым ходом называют режим ра боты трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке = = В этом случае уравнения напряжений и токов (1.34) принимают вид Так как полезная мощность при работе трансформатора вхо лостую равна нулю, то мощность на входе трансформатора в ре расходуется на магнитные потери в магнитопроводе (потери на перемагничивание и вихревые то ки) и электрические потери в меди (потери на нагрев обмотки при прохождении по ней тока) одной лишь первичной обмотки.

Однако ввиду небольшого значения тока который обычно не превышает от электрическими потерями можно пренебречь и считать, что вся мощность х.х. представляет собой мощность магнитных в стали магнитопровода. Поэтому магнитные потери в трансформаторе принято называть поте рями холостого хода (см. § 1.14).

1.29. Схемы опыта х.х. трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б) х.х. однофазного трансформатора проводят по схеме, изображенной на рис. 1.29, а. Комплект электроизмерительных приборов, включенных в схему, дает возможность непосредствен но измерить напряжение U\, подведенное к первичной обмотке;

напряжение на выводах вторичной обмотки;

мощность х.х.

и Напряжение к первичной обмотке, трансформатора обычно подводят через однофазный регулятор напряжения РНО, позво ляющий плавно повышать напряжение от 0 до При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока х.х. снимают показания приборов, а затем строят характеристики х.х.: зависи мости тока х.х. /о, мощности х.х. и коэффициента мощности х.х.

от первичного напряжения U\ (рис. 1.30).

Криволинейность этих характеристик обусловлена состоянием магнитного насыщения магнитопровода, которое наступает при некотором значении напряжения U\.

В случае опыта холостого хода с трехфазным трансформато ром напряжение U\ устанавливают посредством трехфазного регу лятора напряжения РНТ (рис. 1.29, б). Характеристики х.х. строят по средним фазным значениям тока и напряжения для трех фаз:

+ + (1.41) (1.42) Коэффициент мощности для однофазного трансформатора (1.43) для трехфазного трансформатора (1.44) где и — пока зания однофазных ваттметров;

U\ и — фазные значения на пряжения и тока.

По данным опы та х.х. можно опре делить: коэффициент трансформации ТОК Х.Х.

процентах от номи нального первичного тока) (1.45) потери х.х.

трехфазном 1.30. Характеристики x.x. трансформатора трансформаторе токи х.х. в фазах неодинаковы и несимметричную систему (см. § 1.8), поэтому мощность следует измерять двумя ваттмет рами по схеме, изображенной на рис. 1.29, б. Падение напряжения в первичной ветви схемы замещения в режиме (рис. составляет весьма незначительную величину, поэтому, не допуская заметной ошибки, можно пользоваться следующими выражениями для расчета параметров ветви намагничивания:

Обычно в силовых трансформаторах общего назначения сред ней и большой мощности при номинальном первичном напряже нии ток х.х.

Если же фактические значения тока х.х. и мощности х.х.

соответствующие номинальному значению первичного на пряжения заметно превышают величины этих параметров, указанные в каталоге на данный тип трансформатора, то это сви детельствует о неисправности этого трансформатора: наличие ко роткозамкнутых витков в обмотках либо замыкании части пластин магнитопровода.

Пример 1.4. На рис. 1.30 приве дены характеристики холостого хода = = трехфаз ного трансформатора с данными: = - 100 кВ;

соединение обмоток Y/Y. Определить параметры ветви намагничивания схе ара фазном напряжении на сто роне обмоток НН = 127 В.

Полное сопротивление ветви намагничивания по активное сопротивление ветви намагничивания по индуктивное сопротивление ветви намагничивания по (1.48) Ток холостого хода по где номинальное значение тока в обмотке НН Здесь — линейное значение вторичного напряжения.

короткого замыкания. Короткое замыкание транс форматора — это такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко = 0), при этом вторичное напряжение = 0. В усло виях эксплуатации, когда к трансформатору подведено номиналь ное напряжение короткое замыкание является аварийным режимом и представляет собой большую опасность для трансфор матора (см. § 4.1).

опыте к.з. обмотку низшего напряжения однофазного трансформатора замыкают накоротко (рис. 1.32, а), а к обмотке высшего напряжения подводят пониженное напряжение, посте пенно повышая его регулятором напряжения РНО до некоторого значения при котором токи к.з. в обмотках трансформатора становятся равными номинальным токам в первичной = и вторичной обмотках. При этом снимают показания приборов и строят характеристики к.з., представляющие собой зависимость тока к.з. мощности к.з. и коэффициента мощно сти от напряжения к.з. 1.33).

В случае трехфазного трансформатора опыт проводят по схе ме, показанной на рис. 1.32, б, а значения напряжения к.з. и тока к.з. определяют как средние для трех фаз:

(1.49) (1.50) Коэффициент мощности при опыте к.з.

(1.51) Рис. 1.32. Схемы опыта трансформаторов однофазного (а), трехфазного (б) При этом активную мощность трехфазного Вт трансформатора измеря ют методом двух ваттмет ров. Тогда мощность к.з.

= + (1.52) • в (1.52) и — показания - ваттметров, Вт.

Напряжение, при ко тором токи в обмотках • то трансформатора при опы те равны номинальным - значениям, называют номинальным напряже нием короткого замы кания и обычно выра 50 150 В жают его в % от Рис. 1.33. Характеристики к.з. трансформа номинального:

тора (1.53) Для силовых трансформаторов = от Как следует из (1.20), магнитный поток в трансформатора пропорционален первичному напряжению U\.

Но так как это напряжение при опыте к.з. составляет не более 10% от то такую же небольшую величину магнитный поток. Для создания такого магнитного потока тре буется настолько малый намагничивающий ток, что значением его можно пренебречь. В этом случае уравнение токов (1.24) принимает вид а схема замещения трансформаторов для опыта к.з. не содержит ветви намагничивания (рис. 1.34, а). Для этой схемы замещения можно записать уравнение напряжений Полное сопротивление трансформатора при опыте к.з.

(1.57) где — активная и индуктивная составляющие сопротивления к.з.

Воспользовавшись уравнениями токов (1.54) и напряжений (1.55), для опыта к.з. построим векторную диа грамму трансформатора (рис. 1.34, Построение этой диаграммы начина ют с вектора напряжения к.з.

= Затем под углом к вектору проводят вектор тока к.з.

= Построив векторы падений напряжения в первичной обмотке и и векторы падения на пряжения во вторичной обмотке - и - получают прямо угольный треугольник АОВ, называе Рис. 1.34. Схема замещения мый треугольником короткого замы (а) и векторная диаграмма кания. Стороны этого треугольника (б) трансформатора в режи ме к.з. будут:

Здесь где и — активная и реактивная составляющие напряжения к.з., В.

Полное, активное и индуктивное сопротивления схемы заме щения при опыте к.з.:

(1.59) (1.60) (1.61) Полученные значения сопротивлений и мощности ко эффициента мощности и напряжения к.з. следует при вести к рабочей температуре обмоток +75 °С:

в,)];

(1.62) (1.63) (1.64) (1.65) Здесь — активное сопротивление к.з. при температуре в,;

а = 0,004 — температурный коэффициент для меди и алюминия.

Так как при опыте к.з. основной поток составляет всего лишь несколько процентов по сравнению с его значением при но минальном первичном напряжении, то магнитными потерями, вы зываемыми этим потоком, можно пренебречь. Следовательно, можно считать, что мощность потребляемая трансформатором при опыте к.з., идет полностью на покрытие электрических потерь в обмотках трансформатора:

Мощность приводят к рабочей температуре обмоток +75 °С:

(1.66) Пример 1.5. Результаты измерений при опыте короткого замыкания трех фазного трансформатора мощностью 100 кВ-А линейными напряжениями В, соединением обмоток Y/Y приведены в табл. 1.1 (напряжение подво дилось со стороны ВН). Построить характеристики короткого замыкания: зави симость тока к.з. мощности к. з. и коэффициента мощности от напряжения короткого замыкания Ниже приведен расчет значений параметров опыта короткого замыкания, соответствующих номинальному (фазному) напряжению к.з.

= 190 В, при котором ток к.з. = = • 6,3) А (измерение 4 в табл. 1.1).

Таблица 1. Среднее (для трех фаз) значение фазного напряжения к.з. по (1.49) В.

Среднее (для трех фаз) значение тока к.з. по Параметры схемы замещения трансформатора при опыте короткого замыка ния: полное сопротивление по (1.59) г, 20,8 Ом;

из выражения мощности к.з. = определим активное сопротивление к.з.:

= Ом;

индуктивное сопротивление к.з. по (1.61) = - = 7,12 19,6 Ом.

Приняв температуру = 20 полученные значения величин приводим к рабочей температуре обмоток +75 активное сопротивление к. з. по (1.62) = + 0,004(75 - 20)] = 8,6 Ом;

полное сопротивление к.з.

К.З. (1.66) • 9,152 • 8,6 = 2160 Вт;

коэффициент мощности по (1.64) 8,6/21,5 = напряжение к.з. по (1.65) В таком же порядке рассчитываем параметры опыта к.з. для других значе ний тока к.з. Результаты расчета заносим в табл. а затем строим характери стики короткого замыкания (см. рис. 1.33).

Таблица 1. § 1.12. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора Векторная диаграмма нагруженного трансформатора (см.

рис. 1.19) наглядно показывает соотношение между параметрами трансформатора. Из-за сложности эта диаграмма не может быть использована для практических расчетов. Для упрощения диа граммы и придания ей практического значения в силовых транс форматорах, работающих с нагрузкой, близкой к номинальной, пренебрегают током х.х. и считают, что = Полученная в этом случае ошибка вполне допустима, так как ток по сравне нию с токами и невелик (см. § 1.14). При сделанном допу щении схема замещения трансформатора приобретает упрощен ный вид, так как не имеет ветви намагничивания и состоит только из последовательных участков + и = + (рис. 1.35, а).

Соответственно упрощенной схеме замещения построена и упрощенная векторная диаграмма (рис. 1.35, в которой прямо угольный треугольник представляет собой треугольник к.з., стороны которого соответственно равны:

= Рис. 1.35. Упрощенные схемы замещения (а) и векторная диаграмма (б) трансформатора Упрощенную векторную диаграмму трансформатора строят по заданным значениям напряжения тока коэффи циента мощности и параметрам треугольника к.з.

U p Порядок построения упрощенной векторной диаграммы сле дующий (рис. 1.36). На оси ординат строят вектор тока = затем под углом строят вектор напряжения - Треугольник к.з.

А'В'С строят таким образом, чтобы точка С совместилась с точкой на чала координат, а катет С'В' — с осью ординат. Затем этот треуголь 8' ник переносят, совмещая точку С с концом вектора а стороны о оставляя параллельными исходно му треугольнику Получают Рис. Построение упро треугольник ABC. После этих по- щенной векторной диаграммы строений из начала осей координат (точка О) проводят вектор первич ного (фазного) напряжения и определяют угол фазового сдвига между первичным током и первичным напряжением § 1.13. Внешняя характеристика трансформатора При колебаниях нагрузки трансформатора его вторичное на пряжение меняется. В этом можно убедиться, воспользовав шись упрощенной схемой замещения трансформатора (см. рис.

1.35), из которой следует, что Изменение вторичного напряжения трансформатора при уве личении нагрузки от х.х. до номинальной является важнейшей ха рактеристикой трансформатора определяется выражением (1.67) Для определения воспользуемся упрощенной векторной диаграммой трансформатора, сделав на ней следующее дополнительное построение (рис. 1.37). Из точки опустим перпендикуляр на про должение вектора - получим точку D.

С будем считать, что отрезок представляет собой раз ность, тогда 1.37. К выводу (1.68) Изменение вторичного напряжения (1.67) с учетом (1.68) примет вид Обозначим выражение изменения вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки примет вид Выражение (1.70) дает возможность определить изменение вторичного напряжения лишь при номинальной нагрузке транс форматора. При необходимости расчета изменения вторичного напряжения для любой нагрузки в выражение (1.70) следует вве сти коэффициент нагрузки, представляющий собой относительное значение тока нагрузки (1.71) Из выражения (1.71) следует, что изменение вторичного на пряжения АС/ зависит не только от величины нагрузки трансфор матора (Р), но и от характера этой нагрузки Вредное действие зубцовых гармоник ЭДС выражается в том, что они вызывают дополнительные потери в машине и, имея по вышенную частоту, оказывают мешающее влияние на линии связи.

Так как сокращение шага обмотки по пазам всегда кратно числу зубцов, то оно не позволяет уменьшить зубцовые гармоники Эффективное средство ослабления зубцовых гармоник ЭДС — скос пазов или скос полюсных наконечников (в синхронных машинах). Обычно этот скос составляет одно зубцовое деление (рис. 7.9). При скосе пазов или полюсных наконечников ЭДС, ин дуцируемые в ряде последовательных точек по длине проводника, будут сдвинутыми по фазе относительно друг друга. Это ведет к уменьшению ЭДС проводника, учитываемой коэффициентом ско са пазов (7.25) где — в зубцовых делениях.

При скосе пазов на одно зубцовое деление t\ для первой гар моники коэффициент а для гармоник зубцового порядка Например, при 2р = 4, Z\ = 48 и скосе пазов на одно зуб цовое деление (с = 1) для основной гармоники (v = коэффици ент скоса пазов для зубцовой гармоники (v = ко эффициент = Глава Основные типы статора § 8.1. Трехфазные двухслойные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу Обмотки статора машин переменного тока по своей конструкции разделяются на двух- и одно слойные. В двухслойной обмотке пазовая сторона катушки занимает паза по его высоте, а другую половину этого паза занимает пазовая сто рона другой катушки (рис. 8.1, В однослойной обмотке статора пазовая сторона любой катушки занимает весь паз (рис. 8.1, б).

Рассмотрим принцип выполнения трехфазной двухслойной обмотки с целым числом пазов на по люс и фазу равным 2;

3;

4 и т. д. В этом случае обмотка фазы занимает пазов в пределах каждого полюсного деления. Таким образом, для образования трехфазной обмотки зубцовый слой сердечника статора в пределах каждого полюсного деления следует разделить на три зоны пазов в каждой зоне.

Рассмотрим порядок построения развернутой схемы трехфазной двухслойной обмотки статора на обмотки, имеющей следующие данные:

число фаз = 3, число полюсов 2р = 2, число пазов в сердечнике статора = 12, шаг обмотки по пазам диаметральный, т. е. = т.

Шаг обмотки = /(2р) = = 6 пазов;

число пазов на полюс и фазу = 2p) = • 2) = паза;

пазовый угол =3601/12 = 30 эл.

град. Угол сдвига между осями фазных обмоток составляет 120 эл. град, поэтому сдвиг между на чалами фазных обмоток А, В и С, выраженный в пазах, X = = = 4 паза.

На развернутой поверхности статора размечаем пазы = 12) и полюсные деления (2р = 2), а затем размечаем зоны = 2 паза для всех фаз (рис. 8.2, при этом расстояние между зоной какой-либо фазы в одном полюсном делении и зоной этой же фазы в другом полюсном делении должно быть рав но шагу 6 пазов.

Далее отмечаем расстояние между началами фазных обмоток = 4 паза. Изображаем на схеме 8.2, верхние (сплошные линии) и нижние (пунктирные линии) пазовые стороны катушек фазы (катушки 1,2, 7 и 8). сторону катушки (паз 1) лобовой частью соединяем с нижней стороной этой же катушки (паз 7), которую, в свою очередь, присоединяем к верхней стороне катушки 2 (паз 2). Верхнюю сторону катушки 2 (рис. 8.2, также лобовой частью соединяем с нижней стороной этой же катушки (паз 8) и получаем первую катушечную груп пу обмотки фазы A К1А).

Аналогично получаем вторую катушечную груп пу фазы А, состоящую из последовательно соеди- Расположение пазовых сторон ненных катушек 7 и 8 двухслойной (а) и однослойной (б) об Катушечные моток статора группы соединяем после довательно встречно, для чего К1А присоединяем к К2А. Присое динив начало первой катушечной группы А к выводу обмотки С\, а начало второй катушечной группы Н2А — к выводу С4, по лучаем фазную А.

Приступаем к соединению пазовых сторон катушек фазы катушек 5 и 6 (первая катушечная группа) и катушек 11 12 (вто рая катушечная группа). Проделав то же самое с катушками фаз ной обмотки С и соединив катушечные группы этих фазных обмо ток, так же как это было сделано в фазной обмотке А, получим фазные обмотки фазы В и фазы С В оконча тельном виде развернутая схема трехфазной обмотки представле на на рис. 8.2, в.

Двухслойные обмотки в электрических машинах переменного тока получили наибольшее распространение. Это объясняется ря дом их достоинств, из которых главным является возможность любого укорочения шага обмотки, что дает, в свою очередь, воз можность максимально приблизить форму кривой ЭДС к синусои де (см. § 7.3). Однако двухслойные обмотки не лишены недостат ков — это затруднения в применении станочной укладки обмотки, а также трудность ремонта обмотки при повреждении изоляции пазовых проводников нижнего слоя.

Катушечной группой называют ряд последовательно со единенных между собой катушек, которые лежат в соседних пазах и принадлежат одной фазной обмотке. Каждая катушеч ная группа имеет последовательно соединенных катушек.

Количество катушечных групп в фазной обмотке равно числу полюсов. Общее количество катушечных групп в двухслойной обмотке равно Катушечные группы каждой фазы обмотки статора могут быть соединены последовательно или параллельно, что влияет на число параллельных ветвей в обмотке.

На рис. 8.2, б показано последовательное соединение двух ка тушечных групп фазной обмотки, для чего необходимо нижний конец первой катушечной группы соединить с нижним кон цом второй катушечной группы а верхние концы вывести к 8.2. Порядок построения развернутой схемы трехфазной двухслойной обмотки статора: = 2р = = зажимам фазной обмотки При таком соединении кату шечных групп ЭДС фазной обмотки представляет собой сумму ЭДС всех катушечных групп.

На рис. 8.3, показано последовательное соединение четырех катушечных групп. Первая и вторая группы соединены нижними концами, вторая и третья группы соединены верхними концами, третья и четвертая — нижними, а к выводам фазной обмотки при соединены верхние концы первой и четвертой катушечных групп.

При последовательном соединении катушечных групп каждая фазная обмотка независимо от числа полюсов машины содержит одну параллельную ветвь = 1). Двухслойная обмотка в каждой фазе имеет 2р катушечных групп, поэтому, соединив все группы параллельно, получим обмотку, состоящую из 2р параллельных ветвей = 2р).

На рис. 8.3, б показано параллельное соединение четырех ка тушечных групп: к одному выводу обмотки (CI) подключены верхние концы нечетных групп (/ и III) и нижние концы четных групп IV), оставшиеся концы катушечных групп присоедине ны к другому выводу фазной обмотки (С4). Такой порядок при соединения групп объясняется следующим: ЭДС рядом лежащих катушечных групп одной фазной обмотки сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°, так как эти кату шечные группы распо ложены под разноимен ными полюсами. Поэто му, чтобы ЭДС рядом лежащих катушечных групп фазной обмотки совпали по прихо дится их присоединять меняя концы.

Если половину ка тушечных групп каждой фазной обмотки соеди нить последовательно в одну ветвь, а затем две ветви соединить парал лельно, то получим ное (смешанное) соеди нение катушечных групп с двумя параллельными Рис. 8.3. Способы соединения катушечных ветвями в фазной об- групп мотке = 2). Чтобы ЭДС параллельных ветвей были одинаковы, в каждую параллель ную ветвь включают катушечные группы через одну. Таким обра зом, в одной параллельной ветви оказываются все четные кату шечные группы, а в другой — все нечетные (рис. 8.3, в).

Рис. 8.4. Развернутая схема трехфазной двухслойной обмотки статора с укороченным шагом:

Пример 8.1. Выполнить развернутую схему трехфазной двухслойной об мотки с относительным укорочением шага - 0,83 при следующих данных:

= 4, = 24, соединение катушечных групп последовательное.

Число пазов на полюс и фазу по (7,10) Пазовый угол по (7.13) Сдвиг между осями фаз (в пазах) Шаг обмотки по пазам На рис. 8.4 изображена развернутая схема этой обмотки.

§ 8.2. Трехфазная двухслойная обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу В мощных многополюсных синхронных генераторах (гидро генераторах) (см. гл. 19) практически невозможно выполнить об мотку статора с числом пазов на полюс и фазу > равным це лому числу, так как для этого потребовалось бы иметь на статоре слишком большое число пазов Z\ = В этом случае обмотку статора выполняют с Такие обмотки имеют неко торое преимущество перед обмотками с целым так как позво ляют при небольших значениях получить ЭДС практически си нусоидальной формы.

Обмотки статоров с дробным в двигателях переменного то ка применяют главным образом при серийном производстве, когда для изготовления пластин сердечника статора двигателей с раз личным числом полюсов используют один штамп. При этом одно из значений 2р дает ц. ч. (целое число).

Дробное значение может быть представлено в виде (8.1) При этом очевидно, что числа с и ас + b не имеют общего делителя.

С учетом (8.1) число пазов статора (8.2) Если с не кратно то обмотка с дробным эквивалентна обмотке с целым = ас + Ъ. Так как больше действитель ного (дробного) в с раз [см. (8.1)], то и эквивалентное число па зов Z\ больше действительного Z\ в с раз. Так, трехфазная обмотка статора с Z\ — 9 имеет число пазов на полюс и фазу или, согласно где 1, с — 2, 1.

Для этой обмотки эквивалентные параметры будут Изобразив зубцы эквивалентного статора с Z\ = 18 (рис. 8.5, а) и разбив их полюсные деления на фазные зоны, пронумеруем пазы реального статора = 9). Эти пазы расположатся между эквива ACS 8.5. Трехфазная обмотка статора с дробным лентными пазами. Из разметки пазов видно, что каждая фазная обмотка состоит из двух катушечных групп, при этом одна группа состоит из двух катушек, а другая — из одной. Изобразив кату шечные группы фазы А (рис. 8.5, соединяем их последователь но (встречно) и обозначаем выводы этой фазной обмотки С1 и С4.

Аналогично выполняем схемы фазных обмоток фаз С.

В рассмотренном примере в обмотке с каждая кату группа состоит из двух не равных по числу катушек час тей: в одной части катушечной группы — одна катушка, а в дру гой — две катушки. Таким образом, в каждой катушечной группе имеет место чередование катушек, обозначаемое Если дроб ная часть отличается от то чередование катушек в каждой катушечной группе будет другим Чередование катушек в катушечной группе подчиняется сле дующему правилу: количество цифр чередования равно знамена телю неправильной дроби с [см. (8.1)], а сумма этих цифр равна числителю неправильной дроби ас + Ъ.

§ 8.3. Однослойные обмотки статора Трехфазная обмотка. В однослойных обмотках каждая сто рона катушки полностью заполняет паз сердечника статора (см.

рис. 8.1, б). При этом число катушечных групп в каждой фазе рав но числу пар полюсов, так что общее число катушечных групп в однослойной обмотке Однослойные обмотки статоров разделяют на концентриче ские и шаблонные. В концентрической обмотке катушки каждой катушечной группы имеют разную ширину и располагаются концентрически. Шага обмотки у входящих в катушечную группу, но их среднее значение = I» 20 tt 8.6. Трехфазная однослойная обмотка статора с распо ложением лобовых частей в двух плоскостях:

а — развернутая схема;

б — расположение лобовых частей Так, для трехфазной однослойной концентрической обмотки с = 24;

= 4 имеем 24/4 6 пазов;

= = = 2. Следовательно, катушечная группа каждой фазной обмотки состоит из двух расположенных концентрически катушек.

Шаги этих катушек: 7 и = 5. Развернутая схема этой обмот ки (2р = 4;

Z\ = 24;

= = представлена на рис. а.

однослойную обмотку называют так как лобовые части катушек этой обмотки имеют раз ный вылет и располагаются в двух плоскостях (рис. 8.6, Такая конструкция обмотки позволяет избежать пересечения лобовых частей катушек, принадлежащих разным фазам. При нечетном числе пар полюсов число групп лобовых частей будет также не четным. В этом случае одну катушечную группу приходится де лать переходного размера с двоякоизогнутой лобовой частью.

Применение различных по размеру катушек, образующих ка тушечные группы, ведет к тому, что катушечные группы концен трических обмоток имеют раз ные электрические сопротивле ния. Это следует учитывать при определении размеров катушек катушечных групп, образующих фазную обмотку. Необходимо, чтобы все фазные обмотки име ли одинаковое сопротивление, для чего они должны содержать одинаковое число различных по размерам катушечных групп.

Основное достоинство одно слойных концентрических об моток — возможность примене ния станочной укладки. Этим объясняется широкое примене ние этого типа обмотки статора в асинхронных двигателях мощностью до 18 кВт, произ водство которых обычно имеет массовый характер. Рис 8.7. Трехфазная однослойная Недостаток шаблонная обмотка статора ских обмоток — наличие кату шек различных размеров, что несколько усложняет ручное изго товление обмотки. Этот недостаток отсутствует в однослойных обмотках, так как их катушки имеют одинаковые размеры и могут изготовляться на общем шаблоне. Кроме того, все катушки таких обмоток имеют одинаковые сопротивления, а лобовые части получаются короче, чем в концентрических обмот ках, что уменьшает расход меди.

В качестве примера рассмотрим шаблонную обмотку (рис. 8.7, двухполюсной машины с тремя катушками в катушечной группе.

Трапецеидальная форма секций облегчает расположение лобовых частей обмотки (рис. 8.7, б).

Основным недостатком всех типов однослойных обмоток яв ляется невозможность применения в них катушек с укороченным шагом, что необходимо для рабочих свойств машин переменного тока (см. § 7.2).

Однофазная обмотка. Эту обмотку статора выполняют ана логично одной фазе трехфазной обмотки, с той лишь разницей, что катушки этой обмотки занимают пазов сердечника статора.

Такая конструкция обмотки делает ее наиболее экономичной, так как заполнение оставшихся х/г пазов статора увеличило бы расход меди на изготовление обмотки в 1,5 раза, т. е. на 50 %, а ЭДС об мотки возросла бы лишь на Для однофазной обмотки = 1), занимающей пазов на статоре, форму ла коэффициента распределения (см. § 7.3) имеет вид (8.3) / 2 3 5 6 7 Для третьей гармоники ЭДС = числитель выражения (8.3) sin 180°=. Из этого следует, что 2 в однофазной обмотке, занимающей /ъ пазов на статоре, отсутствует третья 6 гармоника ЭДС. На рис. 8.8 показана схема однофазной однослойной обмот Рис. 8.8. Однофазная од нослойная обмотка ста- ки. Однофазные обмотки могут быть и тора: двухслойными.

§ 8.4. Изоляция обмотки статора Электрическая изоляция обмотки — наиболее ответственный элемент электрической машины, в значительной степени опреде ляющий ее габариты, вес, стоимость и надежность.

Пазовые стороны обмотки статора рас положены в пазах (рис. 8.9), которые мо гут быть полузакры тыми полуоткры тыми (б) и открытыми (в). Перед укладкой проводников 4 обмот ки поверхность паза прикрывают пазовой (корпусной) изоляцией 2 в виде пазовой коро бочки.

ляции должен иметь не только достаточную 8.9. Пазы статора электрическую, но и необходимую механическую прочность, так как на него действуют значительные механические силы, возникающие в процессе рабо ты машины, а особенно в процессе укладки (уплотнения) про водников обмотки в пазах. В нижней части паза располагают про кладку Электрическая изоляция проводников друг от друга обеспечи вается витковой изоляцией, в качестве которой в машинах напря жением до 660 В используют изоляцию обмоточных проводов, а при напряжении 6000 В и выше эта изоляция требует усиления на каждом проводнике специальной витковой изоляцией. В двух слойных обмотках между слоями укладывают прокладку 5. Паз закрывают клином под который обычно также кладут изоляци онную прокладку 5.

Способ изоляции паза и применяемые изоляционные материа лы зависят от типа обмотки, ее рабочего напряжения и температу ры перегрева. При выборе электроизоляционных материалов для изоляции паза необходимо, чтобы все материалы имели одинако вую нагревостойкость.

Изоляционные материалы, применяемые в обмотках электри ческих машин и трансформаторов, разделяют на пять классов на гревостойкости, отличающихся друг от друга предельно допус тимой температурой нагрева:

Класс нагревостойкости изоля А Е В F Н Предельно допустимая темпера °С 105 120 130 155 Расчетная рабочая температура 75 75 75 115 Класс изоляции определяет также значение расчетной рабочей температуры при расчете активного сопротивления В последние годы для обмоток статоров при напряжении до 660 В преимущественно применяют провода с эмалевой изоляцией марок ПЭТВ и круглого и прямоугольного сечений. Ос новным изоляционным материалом для обмоток статоров служат:

в низковольтных машинах (до 660 В) — пленкосинтокартон, элек тронит, лакотканеслюдопласт, а в высоковольтных машинах ( В и выше) — стеклослюдопластовая лента, стеклотекстолит и т. п.

С целью улучшения использования габарита машины жела тельно, чтобы изоляция обмотки в пазах занимала меньше места.

Для оценки использования площади паза пользуются коэффи циентом заполнения паза изолированными проводниками где — число проводников в пазе;

— диаметр изолированно го проводника, — площадь паза, занимаемая обмоткой (без учета клина), мм2.

При использовании обмоточных проводов круглого сечения (пазы полузакрытые) для ручной укладки обмотки = для машинной укладки на статорообмоточных станках = В высоковольтных машинах пазы статора делают открытыми, так как только в этом случае можно обеспечить надежную пазовую Контрольные вопросы 1. Начертите развернутую схему трехфазной двухслойной обмотки статора с последовательным соединением катушечных групп для одного из приведен ных ниже вариантов:

Варианты 4 5 6 7 8 9 Число 2р 2 4 6 4 2 2 2 8 4 24 24 36 36 18 36 30 48 48 2. Как изменится ЭДС обмотки с 2р = 6, если последовательное соединение ее катушечных групп изменить на параллельное? Начертите схемы этих соеди нений.

3. Почему лобовые части однослойных концентрических обмоток располагают в нескольких плоскостях?

4. Каковы достоинства и недостатки двухслойных и однослойных обмоток ста торов?

Почему однофазную обмотку статора укладывают в пазов?

6. Как разделяются электроизоляционные материалы по нагревостойкости?

Глава Магнитодвижущая сила статора § 9.1. Магнитодвижущая сила сосредоточенной обмотки При анализе МДС обмоток будем исходить из следующего:

а) МДС обмоток переменного тока изменяется во времени и вместе с тем распределена по перимет ру статора, т. е. МДС является функцией не только времени, но и пространства;

б) ток в обмотке статора синусоидален, а следо вательно, и МДС обмотки является синусоидальной функцией времени;

в) воздушный зазор по периметру статора по стоянен, т. е. сердечник ротора цилиндрический;

г) ток в обмотке ротора отсутствует, т. е. ротор не создает магнитного поля.

Рассмотрим двухполюсную машину переменного тока с сосредоточенной однофазной катушкой обмот ки статора с у\ = х 9.1, При прохожде нии тока по этой обмотке возникает магнитный поток, который, замыкаясь в магнитопроводе, дважды пре одолевает зазор 8 между статором и ротором.

В связи с тем что обмотка статора сосредоточе на в двух пазах, график МДС этой обмотки имеет вид двух прямоугольников: положительного и отри цательного (рис. 9.1, Высота каждого из них соответствует МДС, необходимой для проведения магнитного потока через один воздушный зазор т. е.

где — действующее значение тока катушки.

Для сосредоточенной обмотки МДС можно раз ложить в гармонический ряд, т. е. представить в ви де суммы МДС, имеющих синусоидальное распре деление в пространстве:

где a угол (рис. 9.1, б).

Из (9.2) следует, что МДС сосредоточенной обмотки стато ра содержит основную и высшие нечетные гармоники, амплитуды которых обратно пропорциональны порядку гармоники v.

Мгновенные значения любой гармоники МДС зависят от про странственного положения ее ординат относительно начала отсче та пространственного угла а (рис. 9.1, Эта зависимость у раз ных гармоник различна, т. е. гармоники МДС имеют разную периодичность в пространстве, определяемую законом cos va.

Поэтому гармоники МДС называют пространственными.

а) В) 9.1. МДС однофазной сосредоточенной обмотки статора Гармоники МДС имеют и временную зависимость, поскольку по катушке проходит переменный ток. Но временная зависимость у всех гармоник одинакова и определяется частотой тока в катуш ке. Следовательно, все пространственные гармоники пропорцио нальны Рассмотренные нами в предыдущих главах гармонические со ставляющие тока и ЭДС называют временными гармониками.

Временная периодичность у этих гармоник определяется номером гармоники (7.6).

Амплитуда первой пространственной гармоники МДС по (9.2) (9.3) Амплитуда пространственной гармоники v-ro порядка Зависимость МДС любой гармоники от времени и простран ственного угла а определяется выражением С увеличением номера гармоники растет ее пространственная периодичность. Поэтому число полюсов пространственной гармо ники МДС равно = Полезный магнитный поток в машине переменного тока соз дает основная гармоника МДС, а высшие пространственные гар моники МДС обычно оказывают на машину вредное действие (действие высших гармоник МДС рассмотрено в последующих главах).

§ 9.2. Магнитодвижущая сила распределенной обмотки На рис. 9.2, а показана катушечная обмотки статора, состоящая из трех катушек. График МДС основной гармоники ка ждой из этих катушек представляет собой синусоиду, максималь ное значение которой совпадает с осью соответствующей ка тушки, поэтому между векторами МДС катушек И имеется пространственный сдвиг на угол равный пазовому уг лу смещения катушек обмотки относительно друг друга у'.

Рис. 9.2. МДС основной гармоники распределенной обмотки статора График МДС основной гармоники всей катушечной группы представляет собой также синусоиду, полученную сложением ор динат синусоид МДС катушек, составляющих катушечную груп пу. Максимальное значение этого графика совпадает с осью средней катушки.

Переходя к векторному изображению гармоник МДС, видим, что амплитуда МДС группы основной гармоники (рис. 9.2, определяется геометрической суммой векторов ампли тудных значений МДС катушек: = + +, т. е. анало гично определению ЭДС катушечной группы (см. рис. 7.7, Раз ница состоит лишь в том, что векторы ЭДС катушек смещены от носительно друг друга на у — угол сдвига фаз этих ЭДС относительно друг друга (временной угол), а при сложении МДС угол у' является пространственным углом смещения амплитуд ных значений МДС катушек = Если все катушки катушечной группы сосредоточить в двух пазах (у' = 0), то результирующая МДС будет определяться арифметической суммой МДС катушек, т. е. = Таким образом, распределение катушек в нескольких пазах ведет к уменьшению МДС катушечной группы, которое учитыва ется коэффициентом распределения обмотки (см. § 7.3). Для МДС основной гармоники это уменьшение невелико, но для высших пространственных гармоник оно значительно.

Амплитуда пространственной гармоники катушечной группы распределенной обмотки где — коэффициент распределения.

Например, амплитуда основной гармоники МДС Если машина имеет несколько пар полюсов > 1), то при равном целому числу, в силу симметрии обмотки график МДС на каждой паре полюсов будет повторяться, поэтому (9.6), выведен ное для катушечной группы, справедливо и для МДС фазной об мотки Заменим в (9.6) число витков катушки на число вит ков фазной обмотки Для однослойной обмотки при последовательном соединении всех катушек = откуда Используя (9.6) и (9.8), получим для основной гармоники Здесь — ток в обмотке фазы. При последовательном соеди нении всех катушек фазной обмотки /, = Выражение (9.9) справедливо и для двухслойных обмоток, для которых = так как число витков в катушке двухслой ной обмотки пазовая сторона которой занимает половину паза, в два раза меньше числа витков катушки однослойной об мотки т. е. =.

Выражение (9.9) также и при параллельном со единении катушечных групп, когда число последовательно соеди ненных витков в обмотке фазы уменьшается в а раз, при этом ток в обмотке увеличивается во столько же раз (здесь а — число па раллельных ветвей в обмотке статора).

Эффективными средствами подавления высших пространст венных гармоник являются: укорочение шага обмотки (см. § 7.2), применение распределенной обмотки (см. § 7.3) и скос пазов (см.

§ 7.5). Уменьшение амплитуды основной гармоники МДС обмотки статора учитывается обмоточным коэффициентом [см.

Что же касается скоса пазов, то он практически не влияет на величину основной гармоники МДС (см. § 7.5).

С учетом изложенного амплитуда МДС обмотки фазы статора для основной гармоники МДС однофазной обмотки статора прямо пропорциональна переменному току в этой обмотке Переменный ток в течение каждого периода принимает различные мгновенные зна чения + до Следовательно, МДС однофазной обмот ки пульсирует с частотой принимая различные мгновенные значения (от + до - на каждом полюсном делении. При этом все гармонические составляющие этой МДС пульсируют с одинаковой частотой.

§ 9.3. Магнитодвижущая сила трехфазной обмотки статора При включении трехфазной обмотки статора в сеть трехфаз ного тока в обмотках фаз появятся токи, сдвинутые по фазе (во времени) относительно друг друга на 120 эл. град (рис. 9.3, Ток каждой обмотки создает пульсирующую МДС, а совокуп ное действие этих МДС создает результирующую МДС, вектор которой вращается относительно статора.

Принцип образования вращающейся МДС рассмотрим на про стейшей трехфазной двухполюсной обмотке, каждая фаза которой состоит из одной катушки - 1). Фазные обмотки соединены звездой и включены в сеть трехфазного тока (рис. 9.4). Проведем ряд построений вектора МДС трехфазной обмотки, соответст вующих различным моментам времени, отмеченным на графике рис. 9.3, а цифрами 0, 1, 2, 3. В момент времени 0 ток в фазе A pa вен нулю, в фазе В имеет отрицательное направление, а в фазе С — положительное. Эти направления тока отмечаем на рис. 9.3, За тем в соответствии с указанными в пазовых сторонах обмотки на правлениями токов определяем направление вектора МДС F\ трехфазной обмотки статора (вектор направлен вертикально вниз).

В момент времени 1 ток в обмотке фазы В равен нулю, в обмотке 9.3. Принцип получения вращающейся МДС фазы А имеет положительное направление, а в обмотке фазы С — отрицательное направление. Сделав построения, аналогичные мо менту времени 0, видим, что вектор МДС повернулся относи тельно своего положения в момент времени 0 на 120° по часовой стрелке. Проведя такие же построения для моментов времени 2 и 3, видим, что вектор F\ каждый раз поворачивается на 120° и за один период переменного тока делает полный оборот (360°).

Если частота тока в обмотке статора = 50 Гц, то вектор МДС вращается с частотой 50 об/с. В общем случае частота вра щения вектора МДС — синхронная частота вращения — прямо пропорциональна частоте и обратно пропорциональна чис лу пар обмотки статора [см. (6.3)]:

Значения синхронных частот вращения для промышленной частоты переменного тока/i 50 Гц приведены ниже:

Число пар р...

Синхронная частота вращения об/мин Вращающаяся МДС создает в расточке статора вращающееся магнитное поле. При необходимости изменить направление вра щения МДС нужно изменить порядок следования токов в обмотке.

Так, в рассмотренном примере (см. рис. 9.3) порядок следова ния токов в фазных обмотках был При этом МДС вра щалась по часовой стрелке. Если порядок следования токов в фаз ных обмотках изменить СНА) В), то МДС трехфазной обмотки будет вращаться против часовой стрелки. Для изменения порядка следования токов в обмотках фаз необходимо поменять места при соединения к сети двух прово дов, отходящих от зажимов об мотки статора (см. рис. 10.1, а, в).

Изменение направления тока во всех трех обмотках фаз не изме няет направления вращения поля СЗ(С) С2(в) статора.

Для определения амплитуды основной гармоники МДС трех 9.4. Статор с трехфазной фазной обмотки необходимо обмоткой сложить основные гармоники МДС обмоток фаз, оси которых смещены в пространстве относительно друг друга на 120 эл. град:

Следовательно, МДС трехфазной обмотки где — амплитуда основной гармоники МДС трехфазной обмотки, т. е.

амплитуда МДС трехфазной обмотки на один полюс при симмет ричной нагрузке фаз равна 1,5 амплитуды МДС обмотки фазы [см.

(9.12)].

В общем случае число фаз в обмотке статора равно тогда амплитуда МДС фазной обмотки на один полюс (А) (9.16) § 9.4. Круговое, эллиптическое и пульсирующее магнитные поля Вращающееся магнитное поле статора может быть круговым и эллиптическим. Круговое поле характеризуется тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля враща ется равномерно и своим концом описывает окружность, т. е. зна чение вектора индукции в любом его пространственном положе нии остается неизменным.

Круговое вращающееся поле создается многофазной обмоткой статора, если векторы магнитной индукции каждой фазы одинако вы, т. е. представляют собой симметричную систему. В трехфаз ной обмотке соблюдение этого условия обеспечивается тем, что фазные обмотки делают одинаковыми, а их оси смещают в про странстве относительно друг друга на 120 эл.град и включают в сеть с симметричным трехфазным напряжением.

Круговое вращающееся поле может быть получено и посред ством двухфазной обмотки статора. Для этого оси обмоток фаз смещают в пространстве на 90 эл.град и питают эти обмотки тока ми, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 90°. Значение этих токов должно быть таким, чтобы МДС обмоток были равны.

Если же изложенные условия не соблюдаются, т. е. если век торы магнитной индукции обмоток фаз не образуют симметрич ной системы, то вращающееся поле статора становится пространственный вектор магнитной индукции В этого поля в различные моменты времени не остается постоянным и, вращаясь неравномерно = своим концом описывает эл липс 9.5, а). Эллиптическое вращающееся магнитное поле содержит обратно вращающуюся составляющую, которая меньше основной (прямо вращающейся) составляющей.

Таким образом, вектор магнитной индукции эллиптического поля в любом его пространственном положении можно предста вить в виде суммы векторов магнитных индукций прямого и обратного магнитных полей: В + при Для пояснения обратимся к рис. 9.5, б, на котором показано разложение вектора вращающегося эллиптического поля для че тырех моментов времени, соответствующих точкам с, d на кривой, описываемой вектором индукции этого поля (четверть оборота поля). Наибольшее значение вектор индукции результи рующего поля (точка а) имеет при совпадении в пространст ве векторов прямого и обратного полей (положения 1 и Наименьшее значение вектора индукции (точка d) соответст вует встречному направлению векторов и (положения 4 и Значения вектора индукции в точках b и с соответствуют поло жениям 2 и 3 вектора и положениям 2' и 3' вектора Обратное магнитное поле неблагоприятно влияет на свойства машины переменного тока, например в двигателях оно создает противодействующий (тормозной) электромагнитный момент и ухудшает их эксплуатационные свойства.

В трехфазной машине магнитное поле будет эллиптическим, если обмотку статора включить в сеть с несимметричным трех Рис. 9.5. Разложение эллиптического и пульсирующего магнитных полей на два круговых вращающихся поля фазным напряжением или если обмотки фаз статора несиммет ричны (имеют неодинаковые сопротивления или разное число витков). Поле также будет эллиптическим при неправильном со единении фазных обмоток статора — начало и конец одной из фаз ных обмоток «перепутаны». В этом случае = и = В/2, где — вектор магнитной индукции кругового вращающегося поля данной обмотки при правильном соединении фаз а).

Если прямая и обратная составляющие магнитного поля рав ны, то результирующее поле становится Век тор индукции этого поля неподвижен в пространстве (рис. 9,5, в) и лишь изменяется во времени от + до - (когда векторы и совпадают по направлению), проходя через нулевое значение (когда векторы и направлены встречно). Пуль сирующее магнитное поле создает однофазная обмотка, включен ная в сеть переменного тока (см. § § 9.5. Высшие пространственные гармоники магнитодвижущей силы обмотки Полюсное деление МДС высших пространственных гармоник обратно пропорционально номеру гармоники: = T/V. Поэтому пространственная периодичность этих гармоник растет пропор ционально номеру гармоники (см. рис. 9.1). Учитывая изложенное, запишем уравнение МДС третьей гармоники фазных обмоток:

откуда МДС третьей гармоники трехфазной обмотки (9.17) т. е. результирующая МДС третьей гармоники в трехфазной об мотке статора при симметричной нагрузке фаз равна нулю. Это распространяется также и на высшие гармоники, кратные трем (9, 15 и др.). МДС высших гармоник оставшихся номеров (5, 7 и др.) ослабляются распределением обмотки в пазах, укорочением катушек и скосом пазов.

МДС высших гармоник многофазной обмотки статора — вращающиеся. При этом частота их вращения в v раз меньше частоты вращения МДС основной гармоники:

(9.18) Направление вращения этих МДС зависит от номера гармоники:

МДС гармоник порядка 6х + 1 вращаются согласно с МДС основной гармоники — прямовращающиеся МДС, а МДС порядка 6х - 1 вра щаются встречно МДС основной гармоники — щиеся МДС (здесь х= Вращающиеся магнитные поля, созданные высшими гармони ческими составляющими МДС, индуцируют в обмотке статора ЭДС основной Действительно, частота ЭДС, наведен ной магнитным полем любой пространственной гармоники, (9.19) где Контрольные вопросы 1. Почему гармонические составляющие МДС обмотки статора называют про странственными?

2. Какие методы подавления высших пространственных гармоник применяют в машинах переменного тока?

3. Какова зависимость частоты вращения МДС обмотки статора от частоты то ка и числа полюсов в обмотке статора?

4. Как изменить направление вращения МДС обмотки статора?

5. Каково относительное значение магнитной индукции обратной составляю щей поля статора при круговом, эллиптическом и пульсирующем магнитных Раздел АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Асинхронные машины полу Режимы работы чили наиболее широкое при и устройство менение в современных элек асинхронной трических установках и явля машины ются самым распространен ным видом бесколлекторных электрических машин менного тока. Как и любая Магнитная цепь электрическая машина, асин асинхронной хронная машина обратима и машины может работать как в генера торном, и в двигательном режимах. Однако преоблада ющее применение имеют асинхронные двигатели, со Рабочий процесс ставляющие основу совре трехфазного менного электропривода. Об асинхронного ласти применения асинхрон двигателя ных двигателей весьма широ кие — от привода устройств автоматики и бытовых элек троприборов до привода круп Электромагнитный ного горного оборудования момент и рабочие (экскаваторов, дробилок, мель характеристики ниц и т. п.). В соответствии с асинхронного этим мощность асинхронных двигателя выпускаемых элек тромашиностроительной про мышленностью, составляет диапазон от долей ватт до ты сяч киловатт при напряжении Опытное опреде питающей сети от десятков ление параметров вольт до 10 Наибольшее и расчет рабочих применение имеют трехфаз характеристик ные асинхронные двигатели, асинхронных рассчитанные на работу от двигателей сети промышленной частоты (50 Гц). Асинхронные двига тели специального примене ния изготовляются на повы шенные частоты переменного Пуск и регулиро- тока (200, 400 Гц и более).

Основное внимание в данном вание частоты разделе уделено изучению вращения трех трехфазных асинхронных дви фазных гателей общего применения.

асинхронных Но в конце раздела рассмот двигателей рены однофазные и конден саторные (двухфазные) асин хронные двигатели, а также двигатели специального на Однофазные значения — линейные, испол и конденсаторные нительные и др.

асинхронные двигатели Асинхронные машины специального назначения Основные типы серийно выпускаемых асинхронных двигателей глава Режимы работы и устройство асинхронной машины § 10.1. Режимы работы асинхронной машины В соответствии с принципом обратимости элек трических машин (см. § В.2) асинхронные машины могут работать как в двигательном, так и в генератор ном режимах. Кроме того, возможен еще и режим электромагнитного торможения Двигательный режим. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя рассмотрен в § 6.2. При включении обмотки статора в сеть трех фазного тока возникает вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с короткозамкнутой обмот кой ротора, наводит в ней ЭДС. При этом в стерж нях обмотки ротора появляются токи (см. рис. 6.4).

В результате взаимодействия этих токов с вращаю щимся магнитным полем на роторе возникают элек тромагнитные силы. Совокупность этих сил создает электромагнитный вращающий момент, под дейст вием которого ротор асинхронного при ходит во вращение с частотой < в сторону вра щения поля статора. Если вал асинхронного двигателя механически соединить с валом какого либо исполнительного механизма ИМ (станка, подъ емного крана и т. п.), то вращающий момент двига М, преодолев противодействующий (нагрузоч ный) момент исполнительного механизма, приведет механизм во вращение. Следовательно, электрическая мощность поступающая в двига тель из сети, в основной своей части преобразуется в механическую мощность и передается исполни тельному механизму (рис.

Весьма важным параметром асинхронной ма шины является скольжение — величина, характери зующая разность частот вращения ротора и вра щающегося поля статора:

Скольжение выражают в долях единицы либо в процентах. В последнем случае величину, ную по (10.1), следует умножить на 100.

Вполне очевидно, что с увеличением нагрузочного момента на валу асинхронного двигателя частота вращения ротора умень шается. Следовательно, скольжение асинхронного двигателя зави сит от механической нагрузки на валу двигателя и может изме няться в диапазоне 0 < s I.

При включении асинхронного двигателя в сеть в начальный момент времени ротор под влиянием сил инерции неподвижен Рис. Режимы работы асинхронной машины 0). При этом скольжение s равно единице. В режиме работы двигателя без нагрузки на валу (режим холостого хода) ротор вращается с частотой лишь немного меньшей синхронной частоты вращения и скольжение весьма мало отличается от нуля Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжением Для асинхронных дви гателей общего назначения — при этом для двигателей мощности = 1%, а для двигателей малой мощности Преобразовав выражение (10.1), получим формулу для опре деления асинхронной частоты вращения (об/мин):

= (10.2) Пример 10.1. Трехфазный асинхронный двигатель с числом полюсов 2р = работает от сети с частотой = 50 Гц. Определить частоту вращения теля при номинальной нагрузке, если скольжение при этом составляет 6%.

Синхронная частота вращения по (6.3) = /г = • 60/4 = 1500 об/мин.

Номинальная частота вращения по (10.2) = = 1500(1-0,06) = 1412 об/мин.

Генераторный режим. Если обмотку статора включить в сеть, а ротор асинхронной машины посредством приводного дви гателя ПД (двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.), яв ляющегося источником механической энергии, вращать в направ лении вращения магнитного поля статора с частотой то направление движения ротора относительно поля статора изме нится на обратное (по сравнению с двигательным режимом работы этой машины), так как ротор будет обгонять поле статора.

При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Электромагнитный момент на роторе также изменит свое направление, т. е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращающемуся моменту при водного двигателя М\ (рис. 10.1, а). этом случае механическая мощность приводного двигателя в основной своей части будет преобразована в электрическую активную мощность перемен ного тока. Особенность работы асинхронного генератора состоит в том, что вращающееся магнитное поле в нем создается реактивной мощностью Q трехфазной сети, в которую включен генератор и куда он отдает вырабатываемую активную мощность Следова тельно, для работы асинхронного генератора необходим источник переменного тока, при подключении к которому происходит воз буждение генератора, т. е. в нем возбуждается вращающееся маг нитное поле.

Скольжение асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в диапазоне - < s < т. е. оно может прини мать любые отрицательные значения.

Режим торможения Если у работаю щего трехфазного асинхронного двигателя поменять местами лю бую пару подходящих к статору из сети присоединительных про водов, то вращающееся поле статора изменит направление вращения на обратное. При этом ротор асинхронной машины под действием сил инерции будет продолжать вращение в прежнем направлении. Другими словами, ротор и поле статора асинхронной машины будут вращаться в противоположных направлениях. В этих условиях электромагнитный момент машины, направленный в сторону вращения поля статора, будет оказывать на ротор тор мозящее действие (рис. 10.1, в). Этот режим работы асинхронной машины называется электромагнитным торможением проти вовключением. Активная мощность, поступающая из сети в машину при этом режиме, частично затрачивается на компенсацию механиче ской мощности вращающегося ротора, т. е. на его торможение.

В режиме электромагнитного торможения частота вращения ротора является отрицательной, а поэтому скольжение приобрета ет положительные значения больше единицы:

s = [и, (и, + > (10.3) Скольжение асинхронной машины в режиме торможения про тивовключением может изменяться в диапазоне 1 < s < т. е.

оно может принимать любые положительные значения больше единицы.

Обобщая изложенное о режимах работы асинхронной маши ны, можно сделать вывод: характерной особенностью работы асинхронной машины является неравенство частот вращения маг нитного поля статора и ротора т. е. наличие скольжения, так как только в этом случае вращающееся магнитное поле наводит в обмотке ротора ЭДС и на роторе возникает электромагнитный момент. При этом каждому режиму работы асинхронной машины соответствует определенный диапазон изменений скольжения, а следовательно, и частоты вращения ротора.

Из рассмотренных режимов работы наибольшее практическое применение получил двигательный режим асинхронной машины, т. е. чаще используют двигатели, которые составля ют основу современного электропривода, выгодно отличаясь от других электродвигателей простотой конструкции и высокой на дежностью. Поэтому теорию асинхронных машин принято изла гать применительно к асинхронным двигателям.

§ 10.2. Устройство асинхронных двигателей Как уже отмечалось (см. § 6.2), асинхронный двигатель состо ит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором:

неподвижного статора и вращающегося ротора. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку. При этом обмотка статора включается в сеть и является как бы первичной, а обмотка ротора — вторичной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнитной связи между этими обмотками.

По своей конструкции асинхронные двигатели разделяются на два вида: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Рассмотрим устройство трехфазного асинхрон ного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 10.2). Двига тели этого вида имеют наиболее широкое применение.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.