Исследование и проектирование трансформаторов малой мощности повышенной частоты оптимальных по массе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат технических наук Патлахов, Владимир Евгеньевич

• Патлахов, Владимир Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Патлахов, Владимир Евгеньевич

Введение.

1 Состояние вопросов, связанных с определением поля температуры и проектированием трансформаторов малой мощности оптимальных по массе.

1.1 Подходы к исследованию тепловых режимов ТММ.

1.2 Методы и алгоритмы расчетов тепловых полей.

1.3 Методы экспериментальных исследований тепловых полей.

1.4 Подходы к решению задачи проектирования оптимальных ТММ

1.5 Выводы.

2 Уточнение математической модели и алгоритма численного расчета поля температуры трансформаторов малой мощности.

2.1 Выбор и обоснование допущений, принятых при разработке математической модели

2.2 Расчет поля температуры во внутренних узлах сетки.

2.3 Расчет поля температуры на поверхностях охлаждения ТММ.

2.4 Определение коэффициентов теплопроводности.

2.5 Расчет коэффициентов теплоотдачи.

2.6 Способы ускорения сходимости итерационного процесса.

2.7 Выводы.

3 Экспериментальные исследования установившихся тепловых процессов и расчет на ЭВМ поля температуры трансформаторов малой мощности.

3.1 Определение средних температур обмоток из эксперимента.

3.2 Определение температур на поверхностях охлаждения ТММ с помощью тепловизионной аппаратуры.

3.3 Рз£щЩ),поля температуры трансформатора методом конечных разностей

3.4 Анализ полученных результатов.

3.5 Выводы.

4 Проектирование трансформаторов малой мощности оптимальных по массе.

4.1 Уравнения математической модели и алгоритм проектирования оптимальных ТММ.

4.2 Определение оптимальных масс активных материалов и размеров магнитопровода трансформатора с помощью методов поисковой оптимизации

4.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и проектирование трансформаторов малой мощности повышенной частоты оптимальных по массе»

На фоне успехов миниатюризации цифровых и аналоговых устройств преобразования сигналов становится все более заметной недостаточная степень миниатюризации преобразователей электрической энергии и других силовых электронных устройств.

Жизнь уже доказала, что рассматривать источники вторичного электропитания (ИВЭП) как сочетание простейших элементов - трансформаторов, выпрямителей, сглаживающих фильтров и стабилизаторов непрерывного действия -дальше нельзя, так как объем и масса ИВЭП становятся больше объема и массы питаемой ими микроэлектронной аппаратуры /94/.

Критериями миниатюризации преобразователей электрической энергии являются удельная мощность и относительный объем, т. е. отношение объема преобразователя к объему потребителя (нагрузки) или к суммарному объему системы. При этом геометрия любого электротехнического устройства определяется либо требуемой поверхностью теплоотвода, либо конструктивным объемом, необходимым для размещения деталей.

Требуемая поверхность теплоотвода при заданных выходной мощности и условиях теплоотвода полностью определяется коэффициентом полезного действия преобразователя, который зависит от рабочей частоты и электромагнитных нагрузок, т. е. от плотности тока, максимальной магнитной индукции. Таким образом, объем, необходимый для размещения деталей в ИВЭП, зависит от их удельных нагрузок и конструктивного исполнения.

Миниатюризация силовых устройств требует совместного решения, по крайней мере, пяти взаимосвязанных проблем: энергетических, структурных, конструкторско-технологических, системных, организационных /94/.

Трансформаторы малой мощности (ТММ), применяются в энергетических устройствах, на> т широкое использование в народном хозяйстве. Объем их выпуска достига ескольких десятков миллионов штук в год. С появлением новой разнообразной техники возрастает потребность в увеличении объема выпуска ТММ. На их производство в стране расходуется большое количество дорогоi ч стоящих активных материалов. Ограниченные запасы природных ресурсов и требования конкурентоспособности поставили перед специалистами задачу по снижению расхода этих материалов. Поэтому выдвигаются самые жесткие требования к их массе, габаритам и себестоимости в целом.

Сейчас трансформатор представляется достаточно простым и хорошо знакомым устройством. Спроектировать его, удовлетворив заданным электрическим параметрам, давно уже не представляет проблемы. Но спроектировать его удовлетворяющим всей, порой весьма сложной, совокупности требований и при этом спроектировать оптимальным, причем по заданному критерию оптимизации, - это уже проблема. Использование ЭВМ позволяет учесть ряд дополнительных факторов, которые ранее не учитывались.

Распространенным способом снижения массы и габаритов ТММ является повышение их рабочей частоты. При работе на частотах в десятки и сотни кГц в качестве магнитопроводов используются в основном сердечники из ферритов. Широкое применение находят ИВЭП, стабилизаторы и согласующие устройства с использованием трансформаторов на промышленной (50 Гц) и повышенной частоте (до единиц кГц) мощностью от долей Вт до сотен и более кВт. Ввиду использования промышленной и повышенной частоты (до единиц кГц) доля массы и объема таких трансформаторов составляет значительную часть от массы и объема всего изделия. При такой рабочей частоте целесообразно использовать в качестве магнитопровода сердечник из электротехнических сталей. Поэтому вопрос проектирования оптимального трансформаторно-реакторного оборудования на промышленных и повышенных частотах на электротехнических сталях до сих пор является актуальной задачей.

Другим направлением решения задачи снижения массы и габаритов ТММ является разработка новых, более точных методик проектирования ТММ с применением различных методов оптимизации /17/.

Вопросы оптимального проектирования целесообразно решать с помощью вычислительной (Щ^ики. На кафедре «Электромеханика» ГОУ «Оренбургский государственный университет» ведутся работы по автоматизации расчетного проектирования ТММ, являющихся частью преобразовательных установок агрегатов бесперебойного питания (АБП), выпускаемых ОАО «Завод «Инвертор» г. Оренбурга. Разработана подсистема автоматизированного проектирования ТММ, в которой применен подход к оптимальному проектированию на основе оптимизационной процедуры и поверочного расчета трансформатора. Синтез варианта трансформатора осуществляется из условия допустимого перегрева. Анализ проекта ТММ проводится при поверочном расчете. Одним из условий анализа является проверка на нагрев магнитопровода и обмоток ТММ, осуществляемая процедурой теплового расчета. Результаты расчетов ТММ показали, что размеры ТММ изменяются таким образом, что при сохранении допустимого перегрева электромагнитные нагрузки трансформатора повышаются при одновременном улучшении массо-габаритных показателей. Анализ работы примененных в подсистеме моделей теплового расчета позволил сделать вывод о необходимости дальнейшего повышения их точности.

Полученные в результате теплового расчета температуры магнитопровода и обмоток ТММ говорят в целом об его энергозагрузке и использовании. В зависимости от того, какая температура получена - ниже или выше допустимой, определяется степень использования стали магнитопровода или проводникового материала обмоток. Недооценка в любую сторону при расчете температур приводит или к перерасходу активных материалов, или снижает срок службы ТММ и его надежность.

Оптимальный вариант в расчете температур - максимальное приближение рассчитанной и реальной температур. Современные методики допускают «разброс» результатов расчета температур из-за различного рода погрешностей и допущений. Полученные результаты не могут быть обобщены и перенесены на другие типы ТММ, так как методики рассчитаны на ограниченный класс типоразмеров трансформаторов и их рабочей частоты. Большинство методик дают некоторый гарантированный запас по температуре - рассчитанная температура приближается к допустимой и, как правило, бывает ниже температуры, полученной в эксперименте над о^азцом ТММ. Поэтому в последнее время усилия разработчиков и проектировщиков ТММ направлены на поиски путей совершенствования методик и точности тепловых расчетов, призванных уменьшить этот запас по температуре и, в конечном итоге, привести к уменьшению массы проектируемого ТММ и экономии народных средств, идущих на его изготовление.

Лучшего использования активных материалов можно добиться при оптимальном проектировании ТММ на повышенные частоты, когда ТММ работает в «оптимальном» тепловом режиме, когда отсутствует взаимный теплообмен между стержнем магнитопровода и катушкой трансформатора при условии нагрева обеих частей до предельно допустимой температуры. Поэтому при повышенных частотах и оптимизации решающую роль в проектировании ТММ начинают играть не электромагнитные, а тепловые процессы.

Более полное представление о характере тепловых процессов, происходящих в ТММ, может быть получено с помощью математической модели теплового поля, основанной на точном решении дифференциальных уравнений в частных производных. Результаты расчетов поля температуры позволят определять максимальную температуру обмоток и магнитопровода, средние значения перегревов обмоток и исследовать влияние размерных соотношений и тепловых параметров на поле температур ТММ при промышленной и повышенной частоте питания.

Современные средства вычислительной техники позволяют максимально автоматизировать процесс теплового расчета. Однако точную методику теплового расчета ТММ, полученную на основе модели его теплового поля, нецелесообразно применять при оптимизационном проектировании трансформатора, так как она требует большого количества времени счета. С целью уменьшения затрат машинного времени при многократном обращении к процедуре теплового расчета во время оптимизации необходима «экспресс» - методика теплового расчета, позволяющая быстро и достаточно точно определять значения неизвестных температур ТММ. Такая модель может быть получена на основе анализа подробной модели поля ТММ и его экспериментального исследования.

В свете сказанного актуальна задача проведения обобщенного теоретического анализа и создания на его основе методов оптимального проектирования,

I j обеспечивающих поучение оптимальных ТММ /1/.

На рисунке В.1 представлен алгоритм действий, направленный на исследование и проектирование трансформаторов малой мощности.

Постановка задач для достижения цели

Выбор методов, определение ограничений и допущений

Теоретические исследования

Исследования и проектирование

Результаты теоретических Анализ исследований результатов нет

Положительные результаты

Экспериментальные исследования

Результаты экспериментов

Методики, да алгоритмы и программное обеспечение

Результаты исследований и проектирования

Конец

Рисунок В.1 - Алгоритм исследования и проектирования ТММ

Актуальность работы определяется все возрастающими требованиями к массогабаритным показателям изделий, в состав которых входит ТММ. При оптимизационном расчете актуальны вопросы повышения точности и быстродействия методов тепловых и электромагнитных расчетов ТММ. Существующие на сегодня методики дают погрешность в пределах 10-15%. С развитием вычислительной техники появляется задача совершенствования старых и разработки новых точных методик тепловых расчетов, что ставит эту задачу на качественно новый уровень. Данная диссертационная работа является неотъемлемой частью научно-технических разработок, связанных с автоматизацией расчетного проектирования трансформаторно-реакторного оборудования. В настоящее время на кафедре «Электромеханика» университета продолжается разработка данного направления научных работ под руководством доцента кафедры, к.т.н. Кутарева A.M.

Целью работы является улучшение технических показателей трансформаторов малой мощности промышленной и повышенной частоты путём разработки уточненных методик и алгоритмов с применением оптимизационных процедур, создания и внедрения программного обеспечения их автоматизированного проектирования.

Для достижения цели в диссертационной работе сформулированы, поставлены и решены следующие задачи: а) выбор и обоснование объектов исследования, критериев, ограничений и допущений; б) выбор математического аппарата исследования поля температур трансформаторов малой мощности; в) выбор существующих и разработка новых методик расчетов коэффициентов теплоотдачи (КТО) с поверхностей охлаждения. Исследование влияния геометрии трансформаторов и других факторов на КТО и поле температур; г) на основе разработанных уточненных методик создание алгоритмов и

1. ! программ:

1) уточнённого расчета поля температур с целью его анализа для вновь проектируемых и заданных трансформаторов промышленной и повышенной частоты на стандартных и нестандартных магнитопрово-Дах;

2) автоматизированного проектирования оптимальных трансформаторов повышенной частоты; д) теоретические и экспериментальные исследования спроектированных трансформаторов; е) анализ результатов расчетов и экспериментов с целью проверки и корректировки методик, алгоритмов и программ и проверки основных теоретических выводов и положений.

Методика исследований. Теоретические исследования трансформаторов малой мощности и их трехмерного теплового поля выполнялись с использованием широко апробированных на практике математических методов. Расчеты поля температуры выполнялись на ЭВМ типа IBM численным методом на основе алгоритма, разработанного на базе метода конечных разностей. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями опытных образцов трансформаторов, в том числе измерениями температур обмоток с помощью теп-ловизионной техники и косвенными совместными измерениями сопротивлений обмоток. Исследование и проектирование трансформаторов малой мощности повышенной частоты оптимальных по массе проводилось с использованием методов поисковой оптимизации (метод Бокса).

Научная новизна заключается в следующем:

• разработаны математическая модель и алгоритм расчета трехмерного поля температур на % всего объема трансформатора, учитывающие локальные изменения значений коэффициентов теплоотдачи, а также различные условия охлаждения с верхних и нижних горизонтальных поверхностей. Создано программное обеспечение;

• разработан подход определения локальных значений коэффициентов теплоотдачи с вертикальных поверхностей охлаждения с учетом зависимости от температуры в узле сетки и координаты по высоте. Предложены рекомендации по выбору базисных размеров поверхностей при определении КТО применительно к трансформаторам малой мощности;

• получены с помощью тепловизпонной техники уточненные экспериментальные поля температур ТММ, необходимые для оценки точности математической модели расчета поля температур численным методом;

• показано, что при автоматизированном проектировании можно использовать в расчетах средние значения температур с корректировкой коэффициентов теплоотдачи по размерам поверхностей и по их средним температурам;

• разработана методика и создано программное обеспечение расчета ТММ для повышенных рабочих частот питающего напряжения с использованием методов поисковой оптимизации. Задача решена с корректировкой средних значений коэффициентов теплоотдачи по температуре и размерам поверхностей охлаждения.

Практическая ценность:

• разработана уточненная математическая модель трехмерного поля температур, которая может быть применена при проектировании и научных исследованиях ТММ для расчета его поля температуры на промышленной и повышенной частотах питающего напряжения. Целью является повышение надежности и наиболее полное использование активных материалов трансформатора.

• на основе разработанной математической модели создано программное обеспечение, позволяющее рассчитать на ЭВМ трехмерное поле температуры ТММ;

• даны рекомендации по выбору базисных размеров при определении коэффициентов теплоотдачи с поверхностей охлаждения ТММ;

• с помощью математической модели оптимальных по массе ТММ и созданного на её основе программного обеспечения возможно производить расчеты оптимальных по массе трансформаторов малой мощности на стандартных и нестандартных магнитопроводах;

• меньшая высота оптимальных по массе трансформаторов обеспечивает лучшее конструктивное сочетание с современной аппаратурой;

• созданное программное обеспечение может использоваться как инструментарий в различных исследованиях теплового режима ТММ, выполнять его поверочные расчеты;

• созданное программное обеспечение может использоваться как инструментарий для разработки новых рядов сердечников трансформаторов на повышенные частоты.

Реализация в промышленности подтверждена 8 актами внедрения.

Математическая модель ТММ и созданное программное обеспечение используются при автоматизированном проектировании ТММ в ОАО «Завод «Инвертор» и ООО НЛП «Анод».

Созданное программное обеспечение используется в исследовательском процессе и дипломном проектировании для студентов по специальности «Электромеханика» в Оренбургском государственном университете. (Приложение В).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы в полном объеме докладывались на научных семинарах кафедры "Электромеханика" Оренбургского государственного университета. Результаты исследований ключевых вопросов докладывались на научно-технической конференции (Оренбург 1996г.), региональных научно-практических конференциях (Оренбург, 1999г.), региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Оренбуржья (Оренбург 2000г.), всероссийской научно-практической конференции (Оренбург, 2000г.), международной научно-практической конференции (Оренбург, 2001г.). Основные разделы диссертационной работы были представлены на конкурсе «Лучший молодой инженер Оренбуржья» (Оренбург, 2005г.) и конкурсе «Молодые ученые Поволжья до 30 лет» (Самара, 2005г.). По оценке жюри Патлахову В.Е. присвоено звание лауреата областного конкурса «Лучший молодой инженер Оренбуржья», выдано свидетельство «Профессиональный инженер Оренбуржья», присвоено звание лауреата конкурса Поволжского отделения Российской инженерной академии по итогам 2004 года в номинации «Молодые ученые Поволжья до 30 лет» (Приложение В). Раздел диссертационной работы по тепловым полям был представлен в с. Дивномор-ское Краснодарского края на всероссийской конференции и Конкурсе молодых специалистов организаций научно-промышленного комплекса ОАО РАО «ЕЭС России». По итогам Конкурса Патлахов В.Е. награжден грамотой с присуждением

3-го места (Приложение В). Выдан Диплом за активное участие в работе конференции. На VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций представлена разработка «Оптимальное проектирование трансформаторов малой мощности», где была удостоена Диплома от Министра образования и науки РФ. Раздел диссертационной работы по оптимальному проектированию ТММ был представлен в г. Москва на всероссийской конференции по итогам Конкурса молодежных разработок «ТЭК-2005» среди предприятий и организаций топливно-энергетического комплекса. По итогам Конкурса Патлахов В.Е. награжден Благодарностью Министерства промышленности и энергетики РФ (Приложение В). Выдан Диплом победителя Конкурса.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 статей и докладов.

Основные положения, представляемые к защите:

• предложенные математическая модель и алгоритм расчета трехмерного поля температур на % всего объема трансформатора, учитывающие локальные изменения значений коэффициентов теплоотдачи, а также различные условия охлаждения с верхних и нижних горизонтальных поверхностей более адекватно отражают реальные тепловые процессы в трансформаторах;

• разработанный подход определения локальных значений коэффициентов теплоотдачи с вертикальных поверхностей охлаждения с учетом зависимости от температуры в узле сетки и координаты по высоте позволяет повысить точность тепловых расчетов до 5%;

• предложенные рекомендации по выбору базисных размеров поверхностей при определении КТО применительно к трансформаторам малой мощности позволяют повысить точность расчетов;

• в инженерных расчетах поля температур можно пользоваться средними значениями коэффициентов теплоотдачи. В поверочном расчете есть смысл производить расчет с локальными значениями коэффициентов теплоотдачи;

• на повышенных частотах изменение геометрических размеров трансформаторов от стандартных позволяет уменьшить их массу на 15 - 20%.

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Патлахов, Владимир Евгеньевич

Основные результаты диссертационной работы

• Разработан подход уточненного определения коэффициентов теплоотдачи с вертикальных поверхностей охлаждения с учетом зависимости от температуры и координаты по высоте.

• Предложены рекомендации по выбору базисных размеров поверхностей при определении КТО применительно к трансформаторам малой мощности.

• Разработана уточненная математическая модель по расчету трехмерного стационарного поля температуры трансформаторов малой мощности. Разработанная модель поля температуры может быть использована при исследовании тепловых режимов ТММ других типов и конструкции.

• Разработан алгоритм уточненного расчета трехмерного поля температур ТММ. Решена задача теплообмена в зазоре между катушкой и стержнем ТММ, которая реализована для обеих областей путем взаимного использования результатов расчета температур на поверхностях, участвующих в теплообмене. Теплоотдача с открытых поверхностей магнитопровода, каркаса и катушки учтена КТО, зависящим от изменения их среднеповерхностной температуры, базисного размера поверхности и для вертикальных поверхностей - от координаты высоты рассматриваемого узла.

• На основе разработанной математической модели и алгоритма создано программное обеспечение для расчета температурного поля методом конечных разностей. Проведенные эксперименты, в результате которых определены температуры на поверхностях охлаждения ТММ с помощью тепловизионной аппаратуры и средние температуры обмоток с помощью графической экстраполяции по изменению их сопротивлений в холодном и горячем состояниях, позволили оценить точность математической модели.

• С помощью созданного программного обеспечения выполнены расчеты на ЭВМ методом конечных разностей температурных полей опытных образцов ТММ, что позволило выдать рекомендации: при автоматизированном проектировании ТММ в расчетах поля температуры достаточно задаваться постоянным значением КТО, корректируя его в ходе расчета лишь по температуре в узлах сетки, что связано с экономией машинного времени. При проектировании оптимальных по массе активных материалов трансформаторов, работающих на повышенных частотах питающего напряжения, по окончании процедуры оптимизационного расчета за ней следует процедура поверочного расчета, по завершении которой имеет смысл выполнить проверку теплового поля спроектированного трансформатора при локальных КТО с корректировкой по температуре узла сетки.

• Создано программное обеспечение для расчета оптимальных размеров трансформаторов малой мощности на основе математической модели, где массы активных материалов трансформатора сводятся к минимально возможным значениям при условии, что перегрев стали и обмоток не превышает допустимых значений, которые определяются классом нагревостойкости материала (т.е. плотность тока и магнитная индукция ограничены допустимым перегревом).

• По расчетам оптимальных по массе трансформаторов определено, что с увеличением частоты питающего напряжения значение целевой функции, т.е. масса трансформатора, снижается на 15-20 % по отношению к массе трансформаторов, выполненных на стандартном магнитопроводе. На повышенных частотах питающего напряжения при оптимальной геометрии трансформаторов ширина окна магнитопровода имеет значение, превышающее его высоту. Размеры магнитопроводов оптимальных по массе трансформаторов отличаются от размеров магнитопроводов стандартного ряда.

• Созданное программное обеспечение используется в исследовательском процессе и дипломном проектировании для студентов по специальности «Электромеханика» в ГОУ «Оренбургский государственный университет» как инструментарий в различных исследованиях теплового режима ТММ, выполняет его поверочные расчеты (получено 2 акта внедрения). Используется при автоматизированном проектировании ТММ в ОАО «Завод «Инвертор» и ООО HI 111 «Анод» (получено 6 актов внедрения в производство).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проделанной работы разработан подход уточненного определения коэффициентов теплоотдачи с вертикальных поверхностей охлаждения ТММ; разработана математическая модель и алгоритм расчета поля температур с учетом локальных значений коэффициентов теплоотдачи, созданы программы; разработана методика и создано программное обеспечение для оптимизационного расчета ТММ на промышленные и повышенные частоты питающего напряжения. Это повышает качество и сокращает сроки разработки новых изделий и систем, дает возможность расширить номенклатуру их выпуска, уменьшает стоимость и массу, увеличивает надежность и ресурс изделий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Патлахов, Владимир Евгеньевич, 2006 год

1. Адасько В.И., Райсин И.Б., Сидоров О.П. Теплоотдача дискового печатного якоря // Электротехника.-1987, №4, с.41-42.

2. Алиев И.И. Электротехнический справочник.-3-е изд., испр. и доп.- М.: ИП РадиоСофт, 2000. 384 е.: ил.

3. Арайс Е.А., Дмитриев В.М. Автоматизация моделирования электромеханических систем // Электромеханика.-1985, №12, с.65.

4. Бальян Р.Х. Трансформаторы малой мощности. Государственное союзное издательство судостроительной промышленности. Л.: 1961.

5. Бальян Р.Х. Трансформаторы для радиоэлектроники.-«Советское радио», 1971.-720 е.: ил.

6. Бальян Р.Х. Изменение показателей сухих трансформаторов при повышении рабочей частоты // Электричество,-1989, №6, с.39-46.

7. Бахвалов Ю.А., Климченков В.Т., Крашенинников А.В. Расчет нестационарных температурных полей коллекторов электрических машин методом конечных элементов // Электромеханика.-1984, №11, с.54-61.

8. Белопольский И.И. и др. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1973.

9. Беляев С.Н., Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Журавлева Т.Е., Смолин ИМ. Исследование теплового поля ротора турбогенератора со сверхпроводящей обмоткой возбуждения // Электромеханика.-1982, №11.

10. Боев В.М., Глибицкий М.М., Ушакова И.В. Об учете конечной ширины ленты магнитопровода в расчетах поля тороидального трансформатора // Электро-механика.-1988, №8, с.19-23.

11. Бородулин Ю.Б., Бурченков В.Н., Белоносов Н.Н. Автоматизация проектирования трансформаторов 10-35 кВ // Электротехника,-1983, №2, с. 18-21.

12. Бородулин Ю.Б., Кузнецов С.Ю., Попов Г.В. Многокритериальная оптимизация проектных решений при проектировании трансформаторов на базе САПР // Электромеханика,-1986, №9, с.21-26.

13. Бородулин Ю.Б., Попов Г.В., Кузнецов С.Ю., Мелешко И.Ю., Кривень-кий С.Ю., Арфаницкий С.В. Математическое моделирование трансформаторов при оптимальном проектировании на основе САПР // Электромеханика.-1989, №7.

14. Борю Н.В., Руденко В.И., Корочанский С.И., Самарец А.В., Шевченко В.П. Расчет характеристик намагничивания магнитопроводов трансформаторов тока с частичными немагнитными зазорами // Электротехника.-1985, №7, с.25-27.

15. Бутина Т.П., Горбунцов А.Ф., Щелыкалов Ю.Я. Расчет трехмерного температурного поля в магнитопроводе трансформатора // Электричество.-1986, №1, с.54-55.

16. Бутовский В.М. Особенности построения базовой САПР трансформаторов малой мощности // Вопросы теории и автоматизации проектирования электрических машин, 1985.

17. Васильченко Ю.А., Иванова З.Ф., Полуботко С.С., Горовых Г.Н., Еремина Т.Г. Средняя теплоотдача трансформаторных радиаторов // Электротехника.-1986, №6, с.23-26.

18. Васильченко Ю.А., Иванова З.Ф. Локальная теплоотдача трансформаторных радиаторов // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1984. Вып. 11(157), с.2-4.

19. Васильченко Ю.А., Каюкова Е.Н. Влияние окраски на теплоотдачу открытой поверхности // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1984. Вып. 1(147), с. 1-3.

20. Веников Г.В. Подобие при изменяющихся масштабах параметров моделируемых электромеханических систем // Электромеханика.-1980, №4.

21. Воробьев В.В., Ткачев А.Н. Экспериментальное исследование потерь в холоднокатаной стали при однонаправленном периодическом перемагничивании // Электромеханика.-1983, №1.

22. Воробьев В.В. Проектирование катушек со сталью с различными магнитными свойствами // Электромеханика.-1983, №9, с.15-20.

23. Воронин А.Н. О схемах компромиссов в задачах многокритериальной оптимизации // Электромеханика.-1978, №4, с.405-410.

24. Гаген А.Ф., Горбенко В.И. К анализу процессов нагрева в замкнутом витке обмотки трансформатора // Электромеханика.-1980, №9.

25. Гаспарян А.С., Новик Я.А. Метод конечных элементов в расчетах трехмерного магнитного поля с учетом нелинейных магнитных свойств, неоднородности и анизотропии материалов // Электромеханика.-1987, №11, с.132-134.

26. Гольдман М.А., Дормидонов Ю.А., Саликов М.П., Шумаков А.А. Оптимизация геометрии прессованного магнитопровода статора универсального коллекторного двигателя // Электротехника.-1981, №3, с.59-61.

27. Готтер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин, пер. с нем., M.-JL, Госэнергоиздат, 1961г.

28. Гуревич Э.И. Оценка локальных повышений температуры электрической обмотки на основе метода сопротивления // Электричество.-1980, №1, с. 11-16.

29. Дачев A.JI. Определение оптимальных геометрических размеров и электромагнитных нагрузок силовых трансформаторов // Машиностроение.-1963, №3.

30. Достов Л.И. Измерение температуры обмоток электрических машин с последовательным включением источников тока // Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины. М.: Информэлектро, 1982. Вып.4(134), с.1-3.

31. Достов Л.И. , Жибура В.П., Тедлиашвили Т.А. Измерение температуры обмоток электрических машин переменного тока под нагрузкой // Электротехничеекая промышленность. Сер. Электрические машины. М.: Информэлектро, 1978. Вып. 8(90), с.9-10.

32. Дулькин И.Н., Ройзен Л.И., Амромин А.Л. и др. Тепловой расчет и экспериментальные исследования температурного режима сухого трансформатора с принудительным охлаждением // Электротехника.-1986, №6, с. 18-23.

33. Дульнев Г.Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах.-М.:Госэнергоиздат, 1969.

34. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. "Энергия", Л., 1968.;

35. Ермолин Н.П., Алымкулов К.А., Черноусов С.И. Аппроксимация кривой намагничивания коллекторного электродвигателя // Электротехническая промышленность. Сер. Электротехнические материалы. М.: Информэлектро, 1978. Вып. 12(94), с.8-9.

36. Зайцев Ю.В., Тихонов А.И., Чагин В.А. Машинный метод расчета теплового режима электрических аппаратов // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты низкого напряжения. М.: Информэлектро, 1984. Вып. 3(112), с.3-4.

37. Зельцер Р.Е., Шерман Э.Б. Разработка размерных рядов оптимальных мощностей специализированного производства электротехнических изделий // Электротехника.-1983, №2, с.56-59.

38. Зирка С.Е. К расчету оптимальных конструктивных параметров мощного высоковольтного импульсного трансформатора // Электротехника.-1988, №10, с.72-76.

39. Иконников С.Н., Испытание магнитных элементов автоматических устройств, М., «Энергия», 1968, 88 е.: ил.

40. Каганович Е.А. Испытание трансформаторов малой мощности.

41. Калинин Е.В., Любивый В.И., Першин В.В., Тильк В.Т. Анализ и математическое описание характеристик намагничивания анизотропных холоднокатаных электротехнических сталей // Электротехника.-1985, №10, с.34-37.

42. Климченков В.Т. Метод расчета средних температур элементов коллектора в переходных и установившихся тепловых режимах // Электромеханика.-1986, №2.

43. Костенко, Пиотровский. Электрические машины, ч. 1. Изд. 2-е, Л. «Энергия», 1964. 548 с. с ил.

44. Колечицкий Е.С., Белоедова И.П., Шульгин В.Н. Об оценках погрешности численных методов расчета потенциальных полей // Электромеханика.-1987, №11, с.27-32.

45. Коновалова Л.С., Логинов B.C. Расчет максимальной температуры маг-нитопроводов трансформаторов и бетатронов // Электротехника.-1982, №11, с. 1920.

46. Кофман Д.Б., Ломакина Т.А. Температурное поле катушки трансформатора малой мощности с воздушным каналов в обмотке // Электромеханика.-1980, №9, с.915-925.

47. Кравцов С.Ф., Родионова Т.Ф. Определение термического сопротивления тороидальных обмоток // Электромеханика.-1978, №5, с.513-517.

48. Кутарев А.М. Метод конечных разностей в расчетах квазистационарных электромагнитных полей /Томский политехнический институн.-Томск, 1977.-11с.-Деп. В Информэлектро, №95-д/77.

49. Кутелев Г.А., Колчак В.Н. Охлаждение сухих взрывозащищенных трансформаторов с горизонтальным расположением магнитной системы // Электротехника.-1988, №7, с. 12-15.

50. Левицкий В.Л. Решение нестационарных задач теплопроводности с помощью четырехугольных конечных элементов // Электромеханика.-1988, №8, с.5-10.

51. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с нем., 1980г., 544 с.

52. Логинов B.C., Гекке М.М., Грехов Ю.М. Приближенный расчет температурного поля в активном элементе прямоугольного сечения электрического аппарата // Электромеханика.-1986, №7, с.70-75.

53. Логинов B.C. Приближенный расчет интенсивности теплообмена на поверхности магнитопроводов трансформаторов и бетатронов // Электротехника. -1983, №7, с.52-55.

54. Лозицкий О.Е., Реднов Ф.А. Алгоритм поиска оптимальных размеров одностороннего линейного индукторного двигателя // Электромеханика.-1986, №7, с.101-102.

55. Лукашенко С.В. Разработка математических моделей и алгоритмов тепловых расчетов при автоматизированном проектировании трансформаторов малой мощности., Оренбург, 1996г.

56. Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭА: Учеб. пособие для вузов.-М.: Радио и связь, 1986.192 е.: ил.

57. Маергойз И.Д. Оценки потерь на вихревые токи // Электромеханика.-1978, №4, с.362-374.

58. Мазия Л.В., Попов П.Г., Стрельбицкий Э.К. Структура базовой САПР электромеханических устройств // Электротехника.-1987, №2, с.43-46.

59. Макарова А.В. Оптимальные соотношения размеров трансформаторов с магнитопроводом прямоугольного сечения // Электротехника.-1988, №7, с.2-6.

60. Марущак Ю.Ю. Электрические методы измерения температуры обмоток роторов синхронных электрических машин // Электромеханика.-1982, №2.

61. Методические указания по применению приборов инфракрасной техники. М.: ОРГРЭС, 1995г.

62. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. 1977., 344 с.

63. Наслян Т.А., Нэмени Т.М. Расчет тепловых полей в электрических машинах и аппаратах методом исключения // Электротехника.-1986, №11, с.31-33.

64. Никитенко А.Г., Ковалев О.Ф., Гринченков В.П. Расчетно-экспериментальный метод определения температурных полей многослойных катушек электрических аппаратов с помощью микроЭВМ // Электромеханика.-1987, №5, с.73.

65. Никитенко А.Г., Гринченков В.П., Ковалев О.Ф. Расчет температурных полей электрических аппаратов методом конечных элементов // Электромеханика.-1984, №5, с.86-92.

66. Нэмени Т.М. Численный расчет магнитных и тепловых полей в электрических машинах и аппаратах методом исключения с декомпозицией // Электри-чество.-1987, №4, с.49-52.

67. Оводов О.В., Нарский В.Н. Уточненный выбор магнитопроводов трансформаторов и автотрансформаторов малой мощности // Электромеханика.-1978, №7.

68. Острейко В.Н. О понижении порядка систем алгебраических уравнений при расчете полей в многослойных средах // Электромеханика.-1984, №7, с. 11-15.

69. Панькин В.М. Кривые намагничивания электротехнической стали с учетом анизотропии магнитных свойств // Электротехническая промышленность. Сер. Электротехнические материалы. М.: Информэлектро, 1984. Вып. 1(162), с.9-10.

70. Патлахов В.Е. Номинация конкурса ПО РИА. // Информационно-аналитический журнал Инженер Поволжья, №2 (13), март-апрель, 2005 г.

71. Патлахов Е.Н., Кулешова Н.В. Расчет трансформаторов статических преобразователей на ЭЦВМ. В кн.: Промышленность, техника: Молодые ученые испециалисты народному хозяйству / Под ред. В.А. Москалева. Томск: ТГУ, 1980, с. 136-138.

72. Патлахов Е.Н. Модульные импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем электроснабжения автономных объектов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 1984.

73. Пашковский А.В. Комбинированный метод конечных элементов для расчета температурных полей электрических машин и его программная реализация // Электромеханика.-1988, №8, с.10-15.

74. Пашковский В.И. Комбинированные методы и их приложение к задачам электромеханики // Электромеханика.-1986, №9, с.5-10.

75. Попов В.Л., Фаустова И.Я. Алгоритмическая и программная реализация логических операций на фигурах в САПР // Электромеханика.-1986, №4.

76. Попов В.В., Алексидзе М.А. К расчету нестационарного температурного поля электрических обмоток с непосредственным охлаждением // Электромехани-ка.-1978, №5, с.518-526.

77. Попова В.П. Исследование частотных характеристик электротехнических сталей. «Электричество», 1967, № 5.

78. Применение тепловизионных приемников для выявления дефектов высоковольтного оборудования. Л.: ЛИПКЭн, 1990 - 57с.

79. Петров Г.Н. Трансформаторы, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1934г.

80. Петру щенков В. А., Журавлев П.В. Теплоотвод в расщепленных экранированных токоведущих системах // Электротехника.-1990, №10, с.73-76.

81. Размыслов В.А., Кузьмин В.М., Мельникова Н.Н. Расчет теплового поля индукционного электроводонагревателя // Электромеханика.-1988, №8, с. 15-19.

82. Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1981. 224 с.

83. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты. Л., «Энергия», 1973. 152 е.: ил.

84. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах: Учеб. для вузов по спец. "Электромеханика".-М.: Высш.шк., 1989.- 239 е.: ил.

85. Transformer Engineering, New York, Jon Wiley & Sons, Inc., 195 lr.

86. Толкунов В.П., Смирнов В.В. О методике распределения двухмерного распределения температуры в изотропном теле с внутренними тепловыделениями // Электромеханика.-1983, №6, с.11-16.

87. Филиппов Ю.А. Методика расчета на нагрев полых токоведущих систем с зазорами // Электротехническая промышленность. Сер. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. М.: Информэлектро, 1984. Вып. 12(158), с.5-7.

88. Фильц Р.В., Гаврилюк Р.Б., Плахтина Е.Г. Об аппроксимации характеристик намагничивания при расчетах на ЦВМ переходных процессов в электрических машинах и трансформаторах // Электромеханика.-1978, №4.

89. Чернопятов Н.И. Расчет оптимальных размеров магнитопровода трехфазных трансформаторов малой мощности // Электротехника.-1988, №7, с.9-11.

90. Черных Ю.К. Оптимизация параметров тиристорных преобразователей методом случайного поиска с возвратом при неудачном шаге // Электромеханика.-1986, №3.

91. Швидлер А.Б., Михайловский Ю.А., Чередниченко Г.Б., Вакулевская JI.E., Горовых В.Г. Интенсификация теплообмена в катушечных обмотках трансформаторов // Электротехника.-1987, №5, с.8-10.

92. Швидлер А.Б., Михайловский Ю.А., Чередниченко Г.Б., Клименко JI.A. Теплоотдача внутренних катушечных обмоток трансформаторов // Электротехника,-1980, №7, с. 19-21.

93. Эйдельман Г.И., Барашев А.Ф., Котеленец Н.Ф., Грибакин B.C. Повышение точности определения средней температуры обмоток электрических машин // Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины. М.: Информэлектро, 1981. Вып. 11(129), с.18-19.

94. Эйнгорн И.Я. Электромагнитные исследования магнитопровода трансформатора // Электротехника.-1987, №5, с. 10-13.

95. Трифонов А.Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения.

96. Испытание ТММ № 3 ШЛ 25x40 под нагрузкой и опыт х.х. от 30.09.2004 года

97. Температура окружающей среды на начало опыта, град. С:

98. Температура окружающей среды на конец опыта, град. С:1. Токр ср н := 26.0 т-.1.емпература измеряласьспиртовым термометром1. Токрсрк :=26.6

99. Сопротивление первичной обмотки в холодном состоянии, Ом:

100. Сопротивление вторичной обмотки в холодном состоянии, Ом:1. Rlx:= 6.261. R2x:= 9.28

101. Сопротивление замерялось цифровым вольтметром В 7-3 8

102. На трансформатор подаем напряжение, В: U1 := 260

103. Напряжение на выводах вторичной обмотки в нагретом состоянии, В: U2 := 273.4

104. Напряжение замерялось цифровым вольтметром В7-381. Ток в первичной цепи, А:11:= 1.168

105. Ток во вторичной цепи ток нагрузки (поддерживался постоянным), А: 12 := 1.0

106. Мощность подводимая к трансформатору, Вт: Характер нагрузки активная:

107. Сопротивление первичной и вторичной обмоток в горячем состоянии в разный момент времени после отключения питания, Ом:1. Р1:= 60.4cos ф := 12.5-300 1501. Rlr:= 8.151. PI = 3021. R2r:= 11.99

108. Потери в меди первичной обмотки трансформатора, Вт:

109. Потери в меди вторичной обмотки трансформатора, Вт:1. Рм1 := Il-Rlr1. Рм2 := 12 -R2r1. Рм1 = 11.118 Рм2= 11.99

110. Суммарные потери в меди обмоток трансформатора, Вт:1. Рм := Рм1 + Рм21. Рм =23.108

111. Суммарные потери в трансформаторе, Вт:1. Реум :=Pl-U2-I2-cosit>1. Реум = 28.6

112. Расчетные потери в стали трансформатора, Вт:

113. Рстрас := Реум Рм1 - Рм2 Рстрас = 5.492

114. ЭДС измерительных витков под нагрузкой трансформатора, В:1. Еизм вит := 1.360

115. Число измерительных витков трансформатора:

116. Число витков первичной обмотки трансформатора:

117. Число витков вторичной обмотки трансформатора:

118. Потери в режиме холостого хода трансформатора при ЭДС измерительных витков в режиме нагрузки (обмотка напряжения измеряет Е2хх), Вт:

119. Измеренные потери в стали трансформатора, Вт:

120. WH3M := 4 W1 := 737 W2 := 8410.5-3000.11. Рхх:= 64-1501. Рст изм := Рхх1. W11. Рст изм = 5.609