Плахтир Олег Олегович. Удосконалення трифазних трансформаторів з просторовими магнітопроводами

brief description

Плахтир Олег Олегович. Удосконалення трифазних трансформаторів з просторовими магнітопроводами: дис... канд. техн. наук: 05.09.01 / Одеський національний політехнічний ун-т. - О., 2005

Плахтир О.О. Удосконалення трифазних трансформаторів з просторовими магнітопроводами. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 Електричні машини і апарати”. Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2005.
В дисертаційній роботі розв’язана задача удосконалення трифазних трансформаторів (ТТ) просторових електромагнітних систем (ПЕМС).
Розглянуто технічні рішення та виконано систематизацію ПЕМС на основі запропонованих ознак твірних поверхонь (ТП) обмоткових вікон і стрижнів (плоских пересічних, циліндричних і плоских паралельних), а також аналізу конструктивно-технологічних особливостей магнітопроводів, за якими визначені допоміжні ознаки досконалості. Показано, що максимальними можливостями і кількістю варіантів виконання активної частини (АЧ) відрізняються нові нетрадиційні ПЕМС з паралельними ТП.
Розроблений метод порівняльного аналізу конструктивних схем ПЕМС виходячи з кількісних показників технічного рівня (маси АЧ, вартості АЧ і сумарних втрат, а також використання електротехнічної сталі при виробництві магнітопроводу і використання контурного об’єму АЧ), спеціальних цільових функцій геометричної оптимізації АЧ та допоміжних ознак досконалості магнітопроводів. Виконано дослідження залежностей основних кількісних показників (відповідно маси АЧ, вартості АЧ і основних утрат) ТТ зі стиковими просторовими магнітопроводами від виду конструктивної схеми (ознаки ТП) і геометричних співвідношень АЧ.
Запропоновано конструкторсько-технологічні рішення та показано можливості підвищення технічного рівня, потужності у одиниці об’єму і межової потужності ПЕМС ТТ при використанні магнітопроводів з паралельними ТП.
Ключеві слова: трифазний трансформатор, просторова електромагнітна система, магнітопровід, обмотка, твірні поверхні, показники технічного рівня, порівняльний аналіз, математична модель, оптимізація.

В дисертаційній роботі розв’язана актуальна науково-прикладна задача підвищення технічного рівня і потужності у одиниці об’єму ПЕМС на основі порівняльного аналізу їх конструктивних схем та створені нові ММ, при використанні яких може бути забезпечена безумовна геометрична оптимізація АЧ ТТ зі СПМ.
Основні наукові і практичні висновки полягають у наступному:
1. Показано, що існуючи різновиди ПЕМС класифікуються чотирма головними ознаками напрямку магнітного потоку стрижнів і виду ТП обмоткових вікон і стрижнів, причому типи ПЕМС представлені одинадцятьма групами магнітопроводів, що відрізняються конструктивно-технологічними особливостями, за якими запропоновано вісім додаткових ознак досконалості.
2. Запропоновані нетрадиційні технічні рішення ПЕМС з паралельними ТП, які забезпечують вдосконалення і розширення технологічних можливостей виробництва силових і спеціальних ТТ, реакторів і дроселів.
3. Запропоновано методику порівняльного аналізу ПЕМС ТТ на основі базового аналога і кількісних ПТРqк(i =15)та встановлена можливість визначенняqк(i= 13)(маси, вартості і основних втрат АЧ) при використанні ММ геометричної оптимізації.
4. Запропоновано спосіб узагальненого порівняльного аналізу конструктивних схем АЧ на основі визначення відносних коефіцієнтів масо-вартісних і енергетичного показників ПЕМС СІП за допомогою ЦФ і критеріїв оптимальності за мінімумами маси, вартості і основних втрат.
5. Розроблена структура ЦФ порівняльного аналізу ПЕМС у вигляді добутку з першим універсальним співмножником, що містить початкові дані та ЕМН і не містить УЗ, та другим співмножником, який містить відносні коефіцієнти ЦФ у залежності від УЗ.
6. Розроблено 6 варіантів ММ ПЕМС ТТ з циліндричними ТП, плоскими пересічними ТП та плоскими паралельними ТП.
7. Встановлено, що оптимальні значення ЦФ маси, вартості і основних втрат ПЕМС ТТ з плоскими пересічними ТП відповідно на 2...9 %, 4...15 % і 8...17 % перевищують значення відповідних показників базової ПЕМС ТТ з циліндричними ТП і мідними обмотками, а вказані значення базового аналога відповідно до 7 %, 6 % і 1 % перевищують показники аналогічних ЦФ ПЕМС ТТ з паралельними ТП.
8. Показано, що відносні коефіцієнти маси, вартості і основних втрат аксіальних ПЕМС є унімодальними функціями прийнятих геометричних УЗ з явно визначеними екстремумами.
9. Отримані відносно прості кінцеві вирази визначення оптимальних геометричних співвідношень ПЕМС зі СПМ, які можуть бути використані при розробці методики поетапної параметричної оптимізації ТТ та дозволяють виконувати розрахунки навіть без електронно-обчислювальної техніки.
10. Розроблений та поставлений у експлуатацію дослідний зразок ТТ з паралельними ТП і секторними твірними перерізу стрижнів витого СПМ, а також виконано його випробування та дослідження, яке підтвердило адекватність отриманих ММ, практичне співпадання теоретичних і практичних висновків роботи з одержаними дослідженими результатами.