К расчетной оценке тока холостого хода мощных регулировочных трансформаторов с передвижной обмоткой

  • Антон Владимирович Жуйков
  • Даниил Анатольевич Матвеев
  • Леонид Дмитриевич Мартынов
  • Илья Игоревич Никулов
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2022-9-33-44
Ключевые слова: регулировочный трансформатор с передвижной обмоткой, ток холостого хода, трехмерный расчет магнитного поля, метод конечных элементов

Аннотация

Регулировочные трансформаторы с передвижной обмоткой предназначены для плавного регулирования напряжения в широких пределах. Различные варианты конструкций таких устройств были разработаны и освоены в производстве в XX в., в том числе в нашей стране. Наибольшее распространение получил класс регулировочных трансформаторов с передвижной короткозамкнутой (КЗ) обмоткой. Сегодня производство таких трансформаторов в России прекращено, хотя потребность в этих устройствах в специализированных областях применения остается высокой, в частности, в исследовательских и испытательных лабораториях. Раменский электротехнический завод «Энергия» ведет опытно-конструкторские работы по созданию новой линейки мощных регулировочных трансформаторов с передвижной КЗ обмоткой в однофазном и трехфазном исполнении. В силу особенностей принципа функционирования регулировочных трансформаторов с передвижной КЗ обмоткой одним из ключевых параметров их конструкции, во многом определяющим характеристики устройства, является ток холостого хода (ХХ), который может составлять десятки процентов номинального тока. Соответственно эффективное проектирование регулировочных трансформаторов с удовлетворением целевым показателям и характеристикам возможно только при наличии инструментов расчетной оценки тока ХХ конструкции с приемлемой точностью. В статье описан принцип функционирования регулировочного трансформатора с передвижной КЗ обмоткой и выявлена связь его основных характеристик с током ХХ. Кратко изложен известный аналитический подход к расчетной оценке тока ХХ трансформатора рассматриваемого типа, описан вариант его интерпретации для применения к конструкции опытного образца разрабатываемого устройства. Предложен численный метод расчета тока ХХ, основанный на трехмерном моделировании магнитного поля трансформатора методом конечных элементов с использованием современных специализированных программных комплексов, обеспечивающий точность расчета, в несколько раз превышающую таковую для известных методов. Приведено сопоставление расчетных оценок и экспериментального значения тока ХХ опытного однофазного регулировочного трансформатора мощностью 100 кВ·А.

Биографии авторов

Антон Владимирович Жуйков

инженер кафедры «Техника и электрофизика высоких напряжений», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия

Даниил Анатольевич Матвеев

старший преподаватель кафедр «Техника и электрофизика высоких напряжений» и «Теоретические основы электротехники», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия

Леонид Дмитриевич Мартынов

заместитель начальника конструкторско-технологического отдела АО «Раменский электротехнический завод Энергия», Раменское, Московская область, Россия

Илья Игоревич Никулов

технический директор АО «Раменский электротехнический завод Энергия», Раменское, Московская область, Россия

Литература

1. Rawcliffe G.H., Broadway A.R., McLellan P.R. The Moving-Secondary Voltage Regulator: Some Aspects of a Generalised Transformer. – Proceeding of the IEE, 1967, 114, (11), pp. 1692–1698, DOI: 10.1049/piee.1967.0326.
2. Norris E.T. The Moving-Coil Voltage Regulator. –Journal of the IEE, 1938, vol. 83, No. 499, pp. 1–19, DOI: 10.1049/jiee-1.1938.0112.
3. Пат. US1901768A, G05F1/14. Regulation of the Voltage of an Alternating Current Circuit / E.D.T. Norris, 1933.
4. Пат. US2030606A, H01F29/12. Moving Coil Voltage Regulator / E.D.T. Norris, 1936.
5. Пат. US2089926A, H01F29/12. Moving Coil Voltage Regulator / E.D.T. Norris, 1937.
6. Беляев Б.В. Регуляторы напряжения с подвижным сердечником. – Электричество, 1948, № 8, с. 51–52.
7. Бамдас А.М., Беляев Б.В. Анализ режима холостого хода трансформатора с подвижной короткозамкнутой обмоткой. – Электричество, 1940, № 9, с. 57–59.
8. Александров В.В. и др. Исследование модели регулировочного трансформатора с передвижной короткозамкнутой обмоткой из высокотемпературной сверхпроводящей керамики. – Электротехника, 1993, № 3, с. 21–25.
9. Norris E.T. Moving-Coil Voltage Regulator Family. – Electronics & Power, 1975, vol. 21, iss. 11, pp. 674–676, DOI: 10.1049/ep. 1975.0701.
10. КПО 02.06.11-04. Трансформаторы (автотрансформаторы), стабилизаторы, установки конденсаторные низкого напряжения [Электрон. ресурс], URL: https://files.stroyinf.ru/Index2/1/42938 53/4293853141.htm?ysclid=l6ak2x3yxx805529606 (дата обращения 26.06.2022). .
11. Трансформаторы регулировочные типов РОТ, РТТ, РОТМ, РТТМ [Электрон. ресурс], URL: https://electro.mashinform.ru/transformatory-regulirovochnye-i-stabiliziruyushchie-v-tom-chisle-voltodobavochnye/transformatory-regulirovochnye-tipov-rot-rtt-rotm-rttm-obj3392.html (дата обращения 07.11.2021).
12. Петров Г.Н. Электрические машины. Ч. 1. М.: Энергия, 1974, 240 с.
13. Бунин А.Г., Конторович Л.Н. Расчет импульсных перенапряжений в обмотках трансформаторов с учетом влияния магнитопровода. – Электричество, 1975, № 7, с. 50–54.
14. Rawcliffe G.H., Smith I.R. The Moving Coil Regulator: A Treatment from First Principles. – Proceeding of the IEE, 1957, 104A, pp. 68–76, DOI: 10.1049/pi-a.1957.0023.
15. Жуйков А. В. и др. К определению индуктивностей рассеяния обмоток трансформаторов. – Электротехника, 2019, № 8, с. 46–53
#
1. Rawcliffe G.H., Broadway A.R., McLellan P.R. The Moving-Secondary Voltage Regulator: Some Aspects of a Generalised Transformer. – Proceeding of the IEE, 1967, 114, (11), pp. 1692–1698, DOI: 10.1049/piee.1967.0326.
2. Norris E.T. The Moving-Coil Voltage Regulator. –Journal of the IEE, 1938, vol. 83, No. 499, pp. 1–19, DOI: 10.1049/jiee-1.1938.0112.
3. Pat. US1901768A, G05F1/14. Regulation of the Voltage of an Alternating Current Circuit / E.D.T. Norris, 1933.
4. Pat. US2030606A, H01F29/12. Moving Coil Voltage Regulator / E.D.T. Norris, 1936.
5. Pat. US2089926A, H01F29/12. Moving Coil Voltage Regulator / E.D.T. Norris, 1937.
6. Belyayev B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1948, No. 8, pp. 51–52.
7. Bamdas A.M., Belyayev B.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1940, No. 9, pp. 57–59.
8. Aleksandrov V.V., et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 1993, No. 3, pp. 21–25.
9. Norris E.T. Moving-Coil Voltage Regulator Family. – Electronics & Power, 1975, vol. 21, iss. 11, pp. 674–676, DOI: 10.1049/ep.1975.0701.
10. KPO 02.06.11-04. Transformatory (avtotransformatory), stabilizatory, ustanovki kondensatornyye nizkogo napryazheniya. (Transformers (Autotransformers), Stabilizers, Low Voltage Capacitor Installations) [Electron. resource], URL: https://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293853/4293853141.htm?ysclid=l6ak2x3yxx805529606 (Date of appeal 26.06.2022).
11. Transformatory regulirovochnyye (Adjusting Transformers) [Electron. resource], URL: https://electro.mashinform.ru/transformatory-regulirovochnye-i-stabiliziruyushchie-v-tom-chisle-voltodo-bavochnye/transformatory-regulirovochnye-tipov-rot-rtt-rotm-rttm-obj3392.html (Date of appeal 07.11.2021).
12. PETROV. G.N. Elektricheskiye mashiny. Ch. 1 (Electric machines. Part 1). M.: Energiya, 1974, 240 p.
13. Bunin A.G., Kontorovich L.N. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1975, No. 7, pp. 50–54.
14. Rawcliffe G.H., Smith I.R. The Moving Coil Regulator: A Treatment from First Principles. – Proceeding of the IEE, 1957, 104A, pp. 68–76, DOI: 10.1049/pi-a.1957.0023.
15. Zhuykov A.V., et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2019, No. 8, pp. 46–53
Опубликован
2021-11-08
Выпуск
№ 9 (2022): Выпуск № 9
Раздел
Статьи