ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБМОТОК

4.1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ И КОНСТРУКТИВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ. ИНДУКТИВНОСТЬ НАМАГНИЧИВАНИЯ

Из рассмотрения причин искажений трансформированного импульса следует, что все виды искажений определяются как заданными электромагнитными параметрами внешних частей трансформаторной цепи, так и электромагнитными параметрами схемы замещения собственно ИТ. Значения параметров схемы замещения (индуктивность намагничивания, индуктивность рассеяния и суммарная динамическая емкость обмоток) определяются электромагнитным расчетом, и очередной этап проектирования ИТ состоит в переходе от схемы замещения к конструкции. Главные размеры МС и обмоток должны быть выбраны так, чтобы обеспечить требуемые значения электромагнитных параметров схемы замещения ИТ и, по возможности, минимальное сопротивление обмоток. Для решения этой задачи необходимо установить функциональные связи между электромагнитными параметрами схемы замещения и размерами конструкции ИТ.

В настоящей главе рассматриваются принципы установления таких функциональных связей и приводятся формулы для расчета электромагнитных параметров схемы замещения по конструктивным параметрам для различных конструкций и схем обмоток ИТ, лежащие в основе конструктивного расчета ИТ.

Индуктивность определяется как отношение потокосцепления катушки к протекающему через катушку току, т. е. . В катушке с МС из стали, магнитная проницаемость которой велика по сравнению с магнитной проницаемостью воздуха, лишь незначительная часть магнитных силовых линий в виде потока рассеяния замыкается вне МС. Поэтому при определении индуктивности намагничивания ИТ можно считать, что весь магнитный поток сосредоточен в МС, поперечное сечение которой вдоль всей ее длины постоянно. Оба этих предположения справедливы для практических конструкций ИТ.

Для определения индуктивности намагничивания рассмотрим трансформатор, первичная обмотка которого содержит витков (рис. 4.1). Напряженность магнитного поля, которое создается намагничивающим током трансформатора вдоль элементарного слоя лежащего в плоскости сечения набора пластин МС, согласно закону полного тока

Магнитный поток в элементарном слое с учетом коэффициента заполнения сечения

Из этого выражения индуктивность намагничивания определится формулой

Рис. 4.1. (см. скан) Схема для определения индуктивности намагничивания При что обычно для практики,

Поэтому для вычисления индуктивности намагничивания обычно

пользуются упрощенной формулой, учитывающей соотношение (4.2)

Упрощенная формула при дает результат всего лишь на 4% меньший, чем точная формула (4.1). С уменьшением отношения точность возрастает.

Формулы (4.1) и (4.3) получены в предположении, что магнитная проницаемость стали МС не зависит от магнитной индукции, что является определенным упрощением. В действительности, если ИТ работает в области индукций, где магнитная проницаемость увеличивается с повышением индукции, концентрация магнитного потока в области коротких силовых линий (во внутренней области возрастает и фактическая индуктивность намагничивания оказывается больше вычисленной по формуле (4.3). При работе ИТ в области индукций, где магнитная проницаемость уменьшается с повышением индукции, действительная индуктивность оказывается меньше вычисленной. Однако расхождение, если нет насыщения стали МС, обычно невелико и не учитывается на практике.

Значительно более важно то, что при больших, близких к индукции насыщения, приращениях индукции насыщение стали во внутренней области МС наступает раньше, чем во внешней, где вследствие большей длины силовых линий напряженность магнитного поля меньше. По этой причине в мощных ИТ, режим работы которых характеризуется большими приращениями индукции, отношение приходится уменьшать примерно до 1,5, а в отдельных случаях и до меньших значений.