Тм над среднеобъемным перегревом может быть заведомо оценено и либо учтено сшшением нормируемой величины средиеобъсмпого перегрева, либо опущено за малостью этого превышения.

Однако дальнейшее развитие теории т. м. м., широкие исследования оптимальной геометрии н различных режимов т, м, м, потребовали для получения наиболее полных и достоверных результатов введения в анализ неиосредствепно максимального перегрева Тм- Ниже будет показано, что в определенных случаях эго может существенно сказаться на конечных выводах,

В общем случае тепловое поле катушки имеет трехмерный характер, т. е. температуры точек вдоль трех пространственных осей различны. Подобную трехмерную задачу применительно к катушкам электрических аппаратов решал Р. Л, Аронов [10]. Выводами этой работы для нашей цели воспользоваться нельзя, поскольку они достаточно сложны и, главное, ие отражают специфику т. м. м. в части учета потерь в сердечнике. Последнее относится и к работе М, А. Любчика [1351. Здесь также потери предполагаются сосредоточеипыми в катупже, а тепловое поле интерпретировано как двухмерное.

Принципиальная картина кривых перегрева в двухмерном поле показана для одного из возможных режимов работы т, м. м. по результатам наших испытаний * иа рис. 7.1 (тепловой поток направлен от катушки к сердечнику). Отличия перегревов соответственных точек в третьем измерении несущественны. По и решение двухмерной задачи для т, м. м. оказывается исключительно сложг[Ь1м. При этом учет искажения поля в направлении оси катушки (по ее высоте hi) не является столь ирннциниальиым, как учет перепада температур вдоль толишны катупжи Сц. Неравгюмериость поля по высоте /г может быть учтена в конечных выражениях для перегрева путем введения скорректированной величины поверхности охлаждения торцов катуигек, как это обосновано в работе [226].

Таким образом, тепловая .задача для т. м. м. может решаться на базе одномерного радиального поля. Кривые перегрева в таком поде показаны на рис, 7.2 для двух характерных режимов (пояснения обозначений см. § 7.6).

* Методика тепловых испытаний описана в приложении 4.

Первый режим соответствует случаю, когда весь тепловой поток от сердечника или его часть проходит сквозь катушку и далее через ее поверхность в окружающую среду. Этот режим типичен для т. м. м., у которых сердечник не имеет открытых поверхностей, непосредственно отводящих тепло в окружающую среду (ТТ; т. м. м., залитые ком-

V /

-i:---

У/У /

Рис. 7.1. Температурный разрез катушки т. м. м.:

с - сердечник, к - катушка; размеры даны и миллт1метрах, перегрев - D градусах.

Рис. 7.2. Температурный разрез катушки для двух принципиальных режимов работы.

паундом вместе с сердечником), а также для т. м. м. любой конструкн,ии, у которых потерн в сердечнике близки к потерям в катушках или даже превышают нх (наиболее типичный пример - большинство т. м. м. повышенной частоты). Второй режим соответствует случаю, когда часть теплового потока катушки проходит сквозь сердечник н далее через его поверхность в окружающую среду. Этот режим типичен для т. м. м., имеющих открытые поверхности сердечника. Прн этом потерн в сердечнике должны быть меньше потерь в катушках (самый типичный пример - большинство т. м. м. нормальной частоты).

И-516

Наиболее строгое решение задачи расчета т, для т. м. м, дано Г. Н. Дульневым и В. Н. Черкасовым с использованием принципа суперпозиции тепловых полей, создаваемых раздельно потерями в сердечнике н катушках 1100, 225, 226]. Полученные результаты позволяют весьма точно провести тепловой расчет прн любых соотношениях этих потерь, если известны все конкретные конструктивные параметры и размеры т. м. м. Таким образом, описываемый метод разработан для анализа данной законченной конструкции. Решения же задачи синтеза, т. е. проектирования оптимальных т. м. м. при заданном перегреве т, в рассматриваемых работах не даио. Рассматриваемая методика весьма сложна, трудоемка и не исключает необходимости прибегать к способу последовательных приближений. Отмеченные обстоятельства делают затруднительным ее использование в повседневной инженерной практике н в обобщенном анализе проблемы оптимального проектирования т. м. м.

Работы по теоретическому определению перегрева т для теплостойких т. м. м. опубликовал Л. П. Наседкин [144, 145]. Автор пришел к выводу, что в оптимальном тепловом режиме у таких трансформаторов должен отсутствовать теплообмен между сердечником и катушкой, а наиболее нагретая точка лежит на границе между ними. Этот вывод, однако, не носит общего характера, н во многих случаях такой режим практически не осуществим (например, в т. м. м. нормальной частоты, где обычно имеется тепловой поток от катушек к сердечнику). В работе по исследованию оптимальных соотношений в нагревостойкнх т. м. м. [145] автор не использовал этих выводов по определению т н огра1Шчился анализом, в котором перепад температуры внутри катушкн Тп не учитывается.

Заметим, что все работы в области тепловых режимов т. м. м. исходят нз предпосылки о постоянстве плотности тока и удельных объемных потерь в катушке, что не всегда может иметь место. Этот вопрос специально изучен далее (§ 8.4).

Учитывая сказанное, рассмотрим тепловой режим т. м. м. с позиций, позволяющих, с одной С1Х)ропы, непосредственно учесть максимальный перегрев Тм, с другой стороны - получить результаты, пригодные как для дальнейшего обобщенного анализа, так и для использования в инженерной практике н в то же время достаточно точно отражаю-