место т. м. м. в отношении теплостойкости - электрическая изоляция. Каждому виду изоляции свойствен свой класс нагревостойкости (§ 3.2). При соблюдении рабочих температур, прединсьшасмых данным классом, изоляннн служит длительно, т. е. более 10 000-20 000 час. Практически при отсутствии неблагоприятных факторов и дефектов изготовления, изолягшя может надежно работать 100 ООО- 200 ООО час и даже дольше. Для изолягши класса А это проверено уже опытом десятилетий в электротехнике и энергетике.

Однако даже к малейшему повышению температуры сверх нормируемой изоляция крайне чувствительна. Так, у органической изоляции из естественных материалов при повышении температуры всего на 8-10° С срок жизни сокращается вдвое (§ 3.2). То же происходит с изоляцией из синтетических материалов при повышении температуры на каждые 12° С (или несколько выше). Эти данные ориентировочные, но весьма показательные. Мы уже не говорим о том, что при определе!Шом росте температуры изоляция просто горит (180-200 С для изоляции класса А).

Отсюда ясно, что к тепловому режиму т. м. м. необходимо отнестись с полным вниманием. Надо научиться определять температуру нагрева весьма точно. Ибо огнибка в сторону недооценки приведет к снижению надежности н срока службы, что нежелательно всегда, а для т. м. м. спецаппаратуры вообще недопустимо. Наоборот, излишняя осторожность приведет к недоиспользованию конструкции, преуменьшению мощности трансформатора против опти-малыю возможной. Мы придем к неоправданному увеличению размеров и веса, что опять-таки нежелательно всегда, и особенно для т. м. м. спецаппаратуры.

Но что значит нравильно оценить тепловой режим? Допустимая температура задается нам в зависимости от выбранного вида (класса) изоляции (§ 3.2). Температура среды tc также однозначно задана условиями эксплуатации т. м. м. (§ 1.3). Следовательно, согласно выражению (7.1) мы также однозначно приходим к величине допустимого перегрева т. Эта величина и стоит в центре внимания при анализе теплового режима и тепловых расчетах. Если окружающая среда известна, то нерегрев т целиком определяется электрическими и конструктивными параметрами трансформатора. Поэтому перегрев отнесем к числу важнейн]их параметров, непосредственно связанных с трансформатором.

Выделим две задачи исследования теплового режима. Первая наиболее очевидна: необходимо дать расчетные зависимости, инженерные формулы для определения перегрева в практике проектирования. Вторая задача связана с проблемой оптималытого синтеза: необходимо дать такие зависимости и метод исследования, которые позволили бы органически ввести тепловые характеристики в общую теорию оптимального проектирования. Решение обеих задач, и особенно второй, возможно только на пути введения ряда допущений и ограничений, естестве!П10 в должной мере обоснованных.

7,3. Методика auuAusa

Говоря о перегреве как важнейшей характеристике теплового режима, какой конкретно перегрев мы имеем в виду? Разделим этот вопрос на два: перегрев какого узла конструкции? перегрев какого участка этого узла? У мощных трансформаторов в равной мере интересуются и перегревом катушек, н перегревом сердечника. В катушках заключена изоляция обмоток, ио и сердечник непосредственно связан с изоляцией трансформаторным маслом, в которое он погружен. Перегрев сердечника будет означать и перегрев масла.

У т. м. м. перегрев сердечника обычно отступает на второй план, поскольку масло здесь отсутствует (ставший редкостью случай масленых т. м. м. опускаем). Кроме того, если взять ленточные сердечники, то они, как правило, более теплостойкости, чем катушкн. У шихтованных же сердечников т. м. м. нарушение, скажем, лаковой изоляции пластин не приводит к заметному увеличению потерь в сердечнике (§ 4.1), как это могло бы быть у мощных трансформаторов.

Поэтому основной интерес у т. м. м. представляег перегрев катушек, который далее и составляет предмет нашего внимания. Но катушка не нагревается равномерно по всему объему. В силу многих причин температура различных точек катушки различна. Жизнес1Юсобиость изоляции зависит, конечно, от максимальной наблюдаемой температуры, т. е. от максимального перегрева Тм. Точка с максимальным перегревом может занимать разное положение в катушке в зависимости от конструкции, режима работы и распо-

ложения трансформатора. Но, строго говоря, именно эта точка должна нас интересовать. Таков ответ на второй поставленный вопрос.

Итак, перегрев т. м. м. будем характеризовать максимальным перегревом катушки Тм. Различие между этой величиной и перегревом поверхности или средиеобъемным перегревом обусловлено внутренним перепадом температур в катушке Тв, возникающим при прохождении теплового потока сквозь ее толщу в процессе теплообмена с окружающей средой.

Относительная роль перепада Тв у т. м. м. (исключая ТТ), благодаря их малым размерам, значительно меньше, чем у мощных трансформаторов. Поэтому длительное время для т. м. м., как и для катушек реле и других аппаратов, ограничивались учетом среднеобъемного перегрева наиболее горячей (внутренней) обмотки т. Среди многих других источников [4, 47, 52, 68, 69, 102, 161, 179, 192, 257, 272] здесь можно сослаться и на предыдущую книгу автора 126].

Даже в этом случае анализ тепловых режимов т. м, м. представляет собой очень сложную задачу. Тепловые процессы нелинейны и сами по себе весьма сложны. Дополнительную сложность прн нсследованнях т. м. м. вносит тот факт, что в отличне от мощных трансформаторов сердечник и катушки нельзя считать изолированными друг от друга в тепловом отношении из-за малых расстояний между ними.

Теплообмен между сердечником и катушками оказывает большое влияние на перегрев последних, который определяется совокупным действием потерь в катушках н в сердечнике. Для разных видов т. м. м. в зависимости от назначения н рабочей частоты соотношение этих потерь может быть самым различным, очень разнообразны значения величин to и т. Подобные условия не встречаются для мощных трансформаторов. Наконец, т. м. м., как правило, представляют собой сухие трансформаторы, тепловые расчеты которых наименее отработаны. Поэтому определению среднеобъемного перегрева т. м. м. посвятили свои работы многие исследователи. Первые труды выполнили В. С. Ов-цанян и Б. М. Цеймах, Р. А. Лашевскин, Г. И. Карпов-ский,

Д. Н. Порто

Анализ теплового режима на основе среднеобъемного перегрева вполне пригоден при нсследоваини и расчетах т. м. м. традиционной геометрии, используемых в многократно проверенных режимах. Здесь возможное превышение