1 螺旋定子扭力電磁力
變壓器漏電時,漏電電動勢分為軸向力、徑向力和切向力。 切向力與軸向電壓分量和徑向漏磁場有關,是兩者共同作用形成的。 徑向漏磁場是由軸向電壓分量、端部漏磁路的彎曲和不平衡的安匝分布形成的。 由于軸向電壓分量對徑向漏場影響不大,徑向漏場主要是由定子端部漏場彎曲和安匝分布不平衡引起的。
對于螺旋定子,線餅以小角度向上螺旋。
因此繞組除了圓周方向的電壓外,還存在繞組軸向的電壓分量,即J=JQ+JZ。 這樣,在變壓器定子中,徑向磁通密度和軸向電壓分量相互作用,在定子的圓周方向上形成螺旋形的扭力,從而形成扭力矩。 特別是山峽工程使用的超大容量電力變壓器,其低壓定子額定電壓可達25kA,其軸向電壓分量對漏電硬度的影響不容忽視。
在定子的上部和下部,由于徑向磁密方向相反,因此形成的扭矩也相反。 對于相鄰的絲餅,當墊板與絲餅之間的摩擦力大于兩絲餅的扭力之差時,將形成相對運動,絲餅與墊板將沿圓周方向扭轉摩擦力是電磁力嗎,整個定子將沿螺旋方向旋轉。 方向形成扭曲扭曲。 定子端部有擴大的油道,徑向磁通密度值大,處于嚴重的安匝不平衡狀態,因此會形成較大的徑向漏磁場,影響軸向電壓分量會形成較大的切向力,對低壓螺旋定子的扭轉變形影響較大。
在漏磁場的估算中,電壓的軸向分量JZZ通常可以忽略不計,但在扭力的估算中,電壓分量卻不能忽略。
估算單位寬度線餅上的扭力密度為f=Bri(t)sin,則單位寬度線餅上的扭力為F=2r/=2r/(t)sindl,所以單位寬度線餅的力矩為M =Fr=r2r/(t)sindl
2 變壓器材料參數的影響
21 對低壓螺旋定子扭轉電磁力的影響
徑向漏場在端部最大,因此引起的扭力在端部也最大。 壓板通過墊片緊壓在定子端部,因此壓板的材質對端部漏磁影響很大。 壓板一般有以下幾種材料:特硬紙板、碳鋼和低釹鐵硼。 本文分析和估算了變壓器板材料對低壓螺旋定子扭轉電磁力的影響。 變壓器壓板材料對低壓螺旋定子的扭轉電磁力影響很大,主要表現在定子端部區域。 低釹鐵硼材料壓板和碳鋼材料壓板降低了螺旋定子單位寬度的扭轉電磁力,這主要是由于壓板渦流的影響。 與特種紙板材質壓板相比,相差約84172%。 磁性材料壓板對定子端部的漏磁有很大的影響,端部的扭轉電磁力明顯減小。 與特殊紙板材料制成的壓板相比,相差30%左右。 通過以上估算和分析可以看出:從減小定子端部扭轉電磁力的角度來看,采用磁性材料壓板較好。
22 低壓螺旋定子端部對扭轉電磁力的影響
變壓器設計估算中給出的安匝數為平均安匝數,在電磁場的數值估算中是按平均安匝數進行的。 因此,通過數值估算可以更準確地得到定子安匝不平衡引起的徑向漏磁路。 但端部定子的出線匝數會形成附加的徑向漏磁場,扭轉電磁力在定子端部最大。 因此,有必要分析端匝退出引起的附加扭轉電磁力的影響。 本文對其進行了估算和分析。
估算時,根據定子端部高度的不同,在端部加一個小的安匝隔板。
從估算結果可以看出,末端定子的出線匝數會形成一個額外的徑向漏磁場來抵消原有的徑向磁場,因此認為末端定子的出線匝數會增加末端的切向電磁力。 但從預估結果來看,影響并不大。
從低壓螺旋定子端部對扭轉電磁力的影響分析可知,如果增加低壓螺旋定子的高度,可以減小端部的扭轉電磁力。 本文估算分析了低壓螺旋定子高度對扭轉電磁力的影響。 從估算結果可以看出,高度降低了4%,端部扭力降低了262%; 高度降低8%,端部扭力降低989%。 因此,本文認為:從減小低壓螺旋定子扭轉變形的角度出發,可適當降低低壓螺旋定子的高度摩擦力是電磁力嗎,形成附加的徑向漏磁場,從而減小扭轉。末端的電磁力,從而減小了低壓螺旋定子的扭轉變形。
3 推論
螺旋線圈的扭轉變換主要是由于軸向電壓分量和徑向漏磁場的共同作用。 從本文的研究分析可以看出,單純扭轉變形的影響不足以破壞定子。 但是,由于墊塊的位置稍有錯位,就會給定子的不穩定等硬度問題帶來潛在的危險。 因此,本文對變壓器低壓螺旋定子的扭轉變形進行了系統深入的研究。
1)分析估算了變壓器結構材料參數對扭轉電磁力的影響。 本文從定子端部磁路彎曲的角度出發,認為選用磁性材料壓板可以減少定子端部的徑向漏磁通。
2)從定子尖端引起的附加安匝角度,估算并分析了安匝大小對端部徑向磁密的影響,以及定子高度變化的影響估算分析了低壓螺旋定子對端部扭轉電磁力的影響,提出適當提高低壓定子高度可以降低端部扭轉電磁力。
3)從降低端部軸向電壓分量的角度出發,本文認為在此過程中端部螺旋角增大,并沿定子中部方向逐漸加強。 這在不影響定子中部的情況下減小了端部的扭轉電磁力。
4)對于4螺旋的低壓定子結構,本文認為采用頭部在定子中間,上下兩端并聯的結構,將改變變壓器的低壓螺旋定子由4螺旋結構變為2螺旋結構,螺旋角將增加一半,減小了整個定子的軸向電壓分量,從而減小了整個定子的切向電磁力。
5)給出了變壓器螺旋定子扭轉電磁力的分布規律,并提出了相應的抑制措施,為變壓器定子硬度設計提供了新的參考。
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