РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Задачи по электротехнике, физике
Расчет выпрямителей, работающих на нагрузку
с индуктивной реакцией
Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения
ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
ПРИМЕР РАСЧЕТА
ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА СТАБИЛИЗАТОРА
Схема стабилизатора со сглаживающим фильтром.
Лабораторная работа
ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
ФОТОПРИЁМНИКИ
ИЗУЧАЕМАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЛОКОННЫХ
СВЕТОВОДОВ
Практическая часть работы
РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА
Конструктивный расчет обмоток
 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

После того, как выбран магнитопровод трансформатора, нетрудно найти величины полных потерь в стали Рст , намагничиваю­щей мощности Qст, абсолютное и относительное значения тока холостого хода.

Относительное значение - это ток холостого хода 10 , выраженный в % от первичного номинального тока.

Полные потери в стали могут быть определены по формуле:

 Рст = DРст Gст (4)

где DРст - удельные потери, Вт/кГ;

Gст - вес магнитопровода, кГ.

Величина DРст зависит от выбранного значения магнитной индукции, марки стали, ее толщины и частоты сети. На рис. 3 и 4 приведены экспериментальные кривые зависимости удельных потерь в трансформаторных сталях от индукции для наиболее час­то применяемых марок (для частот 50 Гц и 400 Гц, соответственно).

Абсолютное и относительное значения активной составляющей тока холостого хода определяются по формулам:

 I0а = Рст/U1 [A]; I0а% = (I0а/I1н).100 = (Рст/S1н) .100 (5)

 где I1н = S1н/U1 = Рн/(U1ηнcosj1н) [A].

Полная намагничивающая мощность определяется по фор­муле:

 Qст =DQст. Gст [ВAР]. (6)

где DQст - полная удельная намагничивающая мощность, [ВAР/кГ].

Величина DQст определяется по кривым, приведенным на рис. 5 и 6 (для частот 50 и 400 Гц).

Полная намагничивающая мощность Qст зависит от выбранного значения магнитной индукции, марки стали, ее толщины, конст­рукции магнитопровода и его геометрических размеров, а также от частоты сети.

Абсолютное и относительное значения реактивной составляю­щей тока холостого хода находятся по формулам:

  I0р = Qст/U1 [A]; I0р% = (I0р/I1н).100 = (Qст/S1н) .100 (7)

Величина относительного тока холостого хода на основа­нии I0а% и I0р% равна: 

  (8)

Если величина относительного тока холостого хода при час­тоте сети 50 Гц лежит в пределах 30 - 50%, а при частоте сети 400 Гц в пределах 5 - 30%, то выбор магнитопровода на этой стадии расчета можно считать оконченным.

Если значение относительного тока холостого хода больше 50% (при f =50 Гц) или ЗО% (при f =400 Гц), то следует уменьшить индукцию в магнитопроводе. Если значение относитель­ного тока холостого хода меньше 30% (при f =50 Гц) или 5% (при f =400 Гц), то индукцию к магнитопроводе следует увели­чить.

Расчет следует повторять до тех пор, пока относительный ток холостого хода не будет лежать в указанных пределах.

PАСЧЕТ ОБМОТОК

Расчет обмоток трансформатора заключается в определении числа витков и диаметра провода каждой из них.

1. На основании формулы (1) имеем:

w1 = (E1104)/( 4,44 f Bm Fст.акт); w2 = (E2104)/( 4,44 f Bm Fст.акт);

w3 = (E3104)/( 4,44 f Bm Fст.акт) и.т.д. (9)

Все величины, входящие в правые части приведенных выражений известны, за исключением э.д.с.

Если обозначить величины падений напряжений в обмотках, вы­раженные в % от номинального, через DU1% , DU2% и.т.д., то э.д.с. обмоток могут быть найдены из выражений

 ;  ;  и.т.д. (10) 

Ориентировочные значения величия DU1% и DU2% для броневых трансформаторов на 50 и 400 Гц с наибольшим напряжением вто­ричной обмотки до 1000 В, работающих при температуре перегрева обмоток

Dtм = 50 °С приведены в таблице 8. При использовании стержневых магнитопроводов указанные в таблице 8 величины DU1% и DU2% должны быть уменьшены на 20 – 30%. При расчете многооб­моточных трансформаторов рекомендуется принимать DU2% для об­моток, расположенных непосредственно на первичной, на 10 – 20% меньше, а для наружных на 10 -20% больше указанных в таблице 8.

2. Рассчитав по формулам (9) числа витков обмоток (округляя полученные значения до ближайших больших), можно перейти к оп­ределению сечений и диаметров проводов обмоток по известным значениям токов I2, I3 и т.д., а также по известной плотности тока в обмотках (таблица 2). Следует иметь в виду, что в таблице 2 приведены средние значения плотности тока для всей катушки в целом. Поэтому, определяя плотность тока в первичной обмотке, расположенной непосредственно на магнитопроводе, следует уменьшать средние значения на 15 – 20%; соответственно следу­ет увеличивать плотности тока во вторичных обмотках на 10 – 15%.

Сечения проводов обмоток определяются по формуле

  , [мм2] (11)

Ток первичной обмотки, необходимый для определения сечения провода этой обмотки, находят по формуле

  (12)

где все величины известны. Токи вторичных обмоток известны по условию. Диаметр провода находят по формуле:

  , [мм] (13)

3. Следующим этапом является выбор марки провода. При из­готовлении обмоток трансформаторов малой мощности наиболее ши­роко применяются провода с эмалевой изоляцией, т.к. такой изо­ляционный слой дешев и имеет малую толщину. Недостатком прово­дов с эмалевой изоляцией (типа ПЭЛ) является низкая механичес­кая прочность изолирующего слоя. Однако в настоящее время выпу­скаются провода с высокопрочной эмалевой изоляцией с одинарным и двойным покрытием (ПЭВ- 1 и ПЭВ-2). Провода марок ПЭЛ и ПЭВ-1 рекомендуются при напряжениях обмоток до 500 В, при напряжениях свыше 500 В следует применять ПЭВ-2. Провода других марок используются в специальных трансформаторах.

Кроме круглой проволоки выпускается также и прямоугольный провод марки ПЭВП с такой же

изоляцией, что и ПЭВ. Применение проводов прямоугольной формы дает возможность получить более высокий коэффициент заполнения окна магнитопровода, однако, применение таких проводов экономически выгодно только при боль­ших сечениях, превышающих несколько квадратных миллиметров (свыше 5 мм2).

Номинальные данные обмоточных проводов приведены в таблице 9а. Выбрав параметры

проводов, ближайшие к найденным по форму­лам (11) и (13), следует выписать из таблицы 9а следующие данные: номинальный диаметр провода без изоляции dпр , мм; диаметр провода с изоляцией dиз , мм;

сечение провода без изоляции S пр , мм2; вес I м провода

 gм = γм S пр l пр , г

где l пр = 100 см; γм = 8,9 г/см3.

Двусторонняя толщина изоляции проводов (как круглых, так и прямоугольных) приведена в таблице 9б. Для определения dиз , необходимо к dпр прибавить именно ту цифру, которая указана в таблице двусторонней изоляции для круглого провода.

Для прямоугольного провода необходимо из таблицы 9в выпи­сать вместо диаметров меньшую и большую стороны сечения aпр и bпр без изоляции и с изоляцией aиз и bиз , прибавляя к aпр и bпр цифру, указанную в таблице двусторонней изоляции для прямоугольного провода.

В дальнейших расчетах необходимо использовать параметры проводов, полученные из таблиц 9а и 9в, а не определенные по формулам (11) и (13).

В расчетной записке следует дать эскиз сечений обмоток.

Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения