Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования 3 страница

Р

т ~ Р с а

^{/0a =} и, ^А.

Намагничивающий ток /₀ при пластинчатых магнитопроводах броневого типа находится на основании закона полного тока:

/ = ^ ^/ Ej

А,

¹ НЛ + Н_ЯГ_Я)+ к⁶*^¹⁰⁴

42 к

где К_иск - коэффициент, учитывающий наличие в намагничивающем токе высших гармоник, определяется по табл.5.9 в зависимости от величи­ны магнитной индукции в магнитопроводе. Если В_с и В^ не равны по ве­личине, то можно принять для К_иск среднее значение.

Таблица 5.9

Значение коэффициента высших гармоник в намагничивающем

токе

Индукция (амплитудное значение),Тл	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
	1,24	1,31	1,38	1,46	1,51	1,56	-	-	-
	1,14	1,19	1,26	1,33	1,38	1,41	1,44	1,53	1,61

Н_с и Н_я - напряженности (амплитудное значение) магнитного поля (А/см) в стержне и ярме, определяются по табл.5.10 в соответствии с вели­чинами В и В^ для выбранной марки стали;

/С = h - длина магнитной силовой линии в стержне, см;

/'_я = h + 2c + а + а^ - длина средней магнитной силовой линии в ярме трансформатора, см;

#_э = 0,004 см - величина эквивалентного воздушного зазора.

Таблица 5.10

Значения напряженности магнитного поля в стали.

Марка стали	Напряженность магнитного поля в стали, А/см, при магнитной индук­ции, Тл
0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,25	1,3	1,35	1,4	1,45	1,5	1,55	1,6	1,65
	1,7	2,1	2,8	3,7	5,5	7,5	10,2		21,5	25,5	32,0
	0,4	0,5	0,7	1,0	1,5	2,0	2,4	2,9	3,5	4,3	5,4	6,7	8,0

При ленточных магнитопроводах броневого типа намагничиваю­щий ток определяется по формуле

/ = ^ ^0fl Ej

А,

н_с1_с 1,6В 810⁴

V2K

где Н_с - напряженность (амплитудное значение) магнитного поля (А/см) в магнитопроводе, определяемая в соответствии с величиной ин­дукции В и марки стали по табл. 5.10.

/_с - средняя длина магнитной силовой линии в сердечнике, см;

8 = 0,0015 см - односторонний зазор в месте стыка для разъемного магнитопровода.

В примере расчета при ленточном магнитопроводе активная со­ставляющая тока холостого хода:

/„а = ^^ = ⁸⁹³ = 0,04 А,

U 220

Намагничивающая составляющая

1,6 В 810⁴

^Нс^/с

42к

0,63

/ = ^

= 0,25 А,

+■

5,4 • 21,4 16- 1,5 • 0,0015 • 10⁴

42 1,41

где значение напряженности магнитного поля Я_с получено из табл.5.10 в соответствии с принятой маркой стали и величиной индукции

Вс.

Ток холостого хода

/0 =V/L+4 =л/0,04² + 0,25² = 0,253 А.

Далее определяют значение тока холостого хода в процентах по отношению к номинальному току первичной обмотки:

/ 0% = у 100,

которое должно находиться в пределах 30-50 % при частоте 50 Гц. Если ток холостого хода / значительно отличается от указанных пределов, то следует изменить индукцию в магнитопроводе; при повышенном его зна­чении - уменьшить ее, а при заниженном - увеличить.

Т 0 253

т = ^/°100 = • 100 = 17 % ^0/0 / 1,51

В относительных единицах расчетный ток холостого хода равен 0,17 от /, что незначительно отличается от предварительно принятого зна-

34

чения тока /₀ = 0,2/ и находится в допустимых пределах для ленточных сердечников магнитопровода /₀ = (0,1 - 0,3)/.

5.15 Определение активных сопротивлений обмоток

Активные сопротивления обмоток определяются при условной

температуре 75 С:

- первичная: г = Ом;

PP - вторичные: г₂ = -у- Ом; г = Ом.

^/ 2 ^/3

Определение активных сопротивлений короткого замыкания пар обмоток трехобмоточного трансформатора производится с приведением их к первичной обмотке:

Ч ^V

V ^W2 у

W²

V W у

Ом;

Ом.

^Гё(1-2) ^Г + ^Г2 ^Г1 + ^Г2

^Гё(1-3) = ^Г + ^Г3 = ^Г1 + ^Г3

Активные сопротивления обмоток: - первичная: г = = = 3,46 Ом;

Л² 1,51²

P 3 7

^Г3 = 7" 2

- вторичные: г = = —^т = 11,8 Ом; Д 0,56

1,7

= 0,89 Ом.

/₃² 1,39²

Активные сопротивления пар обмоток

336 665

= 3,46 +11,81

= 6,42 Ом;

^Гё(1-2) = ^Г1 + ^Г2 = ^Г1 + ^Г2

V W у

W ^v

V W у

336 60

= 3,46 + 0,891

= 31,4 Ом,

^Гё(1-3) ^Г1 + ^Г3 ^Г\ + ^Г3

где Г и г₃' - сопротивления вторичных обмоток приведенные к чис­лу витков первичной обмотки.

5.16 Активные падения напряжения в обмотках / _г

- первичная обмотка: =-^¹100 %;

_1гщ

вторичные обмотки: e_d2 =--- ^W 100 %;

W W

^/3^r3

e,3 = —i- 100%.

e_dl = ^100 = ^--------------- 100 = 2,37 %;

^U1

U\

В примере расчета:

/1П100 = 1=5113,46

и 220

j W

/ ₂^r₂ —

0,56-11,8• 336 _, _ _0/ e.₇ = 400 = — ---------------------------------- 100 = 1,51 %;

^{a 2} U 220 • 665

/_л ^W

e„ = 100 = ',^{39 - 0},^{89 - 336}-100 = 3,15 %.

^a3 U 220 • 60

5.17 Изменение напряжения трансформатора при нагрузке

Для окончательного уточнения числа витков вторичных обмоток не­обходимо определить изменение напряжения на их зажимах при номи­нальной нагрузке. Для ТММ в общем случае оно определяется по формуле

AU₍₁ -2) - ^Ua1 ^{COS ft} + ^Ua2 ^{COS ft}2 + ^Up1(1-2) ^sinft + Up₂ sin^>₂ %;

AU_a -3) ^{- U}a1 ^{cos ft} + ^Ua3 ^{cos ft} + ^Up1(1-3) ^sinft + ^Up3 ^sinft3 %•

Действующее значение напряжений на зажимах вторичных обмоток трансформатора при номинальной нагрузке

U = uWU) В;

^{2 1} w I 100 J

и = uW (1 -AUtO В.

^{3 1} W I 100 J

В ТММ при частоте 50 Гц индуктивные падения напряжения U₆ весьма малы (менее 1%) и в примере расчета они не учитываются.

Изменение напряжения на зажимах вторичных обмоток при номи­нальной нагрузке.

AU₍₁_2) = Ui cos ^ + U_a2 cos ft = 2,37 • 0,81 +1,51 • 0,9 = 3,28 %; AU₍₁_₃₎ = Ui cos ft + U_a3 cos ft = 2,37 • 0,81 + 3,15 • 0,8 = 4,44 %.

Действующее значение напряжения на зажимах вторичных обмоток при номинальной нагрузке

U ₌ Г, -А£Ц = 220.665 Г, _ 1281 = 420 В;

^{2 1}W V 100 J 336V 100 J

U = uW ft= 220.-61 f. _ ±4iV 37,5 В.

^{3 1}W V 100 J 336V 100 J

Отклонение напряжения U₂ = 420 В от заданного значения 400 В со­ставляет 5% и находится в допустимых пределах.

Отклонение напряжения U = 37,5 в от заданного значения 36 в со­ставляет 4,2% и находится в допустимых пределах.

5.18 Коэффициент полезного действия

КПД трансформатора при любой нагрузке с учетом изменения по­терь в стали и меди определяется по формуле

------------------------ P--------------------------,

^рр+рс V¹+Ю^-р Э ^+р2(р - ^⁺^

где P - суммарная активная мощность вторичных обмоток, Вт;

р- коэффициент, характеризующий отношение данной нагрузки трансформатора к номинальной (считается, что обе вторичные обмотки работают с одинаковым коэффициентом нагрузки);

AU - среднее значение величины изменения напряжения при номи­нальной нагрузке, %:

AU = ■

AU, +AU,

' 1-2 ¹ ""1-3

При номинальной нагрузке вторичных обмоток (р = 1) КПД транс­форматора определяется по формуле

P S? cos^_? + S, cos^

77 =------------- 100 = ² — ³ —------------------------ 100%;

P + P_c + P S₂ cos ф₂ + S₃ cos (p₃ + P_c + P

Если полученная величина КПД при р = 1,0 значительно отличается от предварительно принятой в начале расчета (более чем на 5-7%), то сле­дует произвести уточнение расчета - найти величину тока I в начале рас­чета при полученном значении КПД и соответственно скорректировать все величины в последующих этапах расчета.

Активная полезная мощность ТММ

P = S₂ cos ft + S₃ cos ft = 225 • 0,9 + 50 • 0,8 = 242,5 Вт.

Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке вто­ричных обмоток

n = —P_______ 100 = ²⁴²,^{5 -100} = 9ЦМ

P + P + P 242,5 + 8,93 +13,3.

Расчетное значение КПД в рассмотренном примере tj = 91,6% отлича­ется менее чем на 5% от предварительного его значения rf = 90%.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМА­ЦИИ

1. Давидчук Г.А., Лебедев А.М. Электрические машины и трансформа­

торы ч. 1, ПГУПС, 2008.-100с.

2. Кацман М.М. Электрические машины М.: Высш. шк., 2004

3. Болдырев Г. Л., Мельников В.И., Попов Г.А. Проектирование мало­

мощных трансформаторов для устройств железнодорожного транс­порта, ч.3 Л.,ЛИИЖТ, 1988

4. Ермолин Н.П. Расчет трансформаторов малой мощности, М.: Энергия,

1969.

5. Черномашенцев В.Г., Пацкевич В.А., Типикин С.В. Расчет маломощ­

ного трансформатора. Г., БелЛИИЖТ, 1990

Приложение

Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения

Диаметр проволоки по меди, мм	Расчетное сечение, мм	Максимальный наружный диаметр, мм
ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭВ-2
0,03	0,00070	0,045	0,045	-
0,04	0,00126	0,055	0,055	-
0,05	0,00196	0,065	0,070	0,08
0,06	0,00283	0,075	0,085	0,09
0,07	0,00385	0,085	0,095	0,10
0,08	0,00503	0,095	0,105	0,11
0,09	0,00636	0,105	0,115	0,12
0,10	0,00785	0,12	0,125	0,13
0,11	0,00950	0,13	0,135	0,14
0,12	0,01131	0,14	0,145	0,15
0,13	0,01327	0,15	0,155	0,16
0,14	0,01539	0,16	0,165	0,17
0,15	0,01767	0,17	0,18	0,19
0,16	0,02011	0,18	0,19	0,20
0,17	0,02270	0,19	0,20	0,21
0,18	0,02545	0,20	0,21	0,22
0,19	0,02835	0,21	0,22	0,23
0,20	0,03142	0,225	0,23	0,24
0,21	0,03464	0,235	0,24	0,25
0,23	0,04155	0,255	0,27	0,28
0,25	0,04909	0,275	0,29	0,30
0,27	0,05726	0,31	0,31	0,32
0,29	0,06605	0,33	0,33	0,34
0,31	0,07548	0,35	0,35	0,36
0,33	0,08553	0,37	0,37	0,38
0,35	0,09621	0,39	0,39	0,41
0,38	0,1134	0,42	0,42	0,44
0,41	0,1320	0,45	0,45	0,47
0,44	0,1521	0,49	0,48	0,50
0,47	0,1735	0,52	0,51	0,53
0,49	0,1886	0,54	0,53	0,55
0,51	0,2043	0,56	0,56	0,58
0,53	0,2206	0,58	0,58	0,60
0,55	0,2376	0,60	0,60	0,62
0,57	0,2552	0,62	0,62	0,64
0,59	0,2734	0,64	0,64	0,66
0,62	0,3019	0,67	0,67	0,69
0,64	0,3217	0,69	0,69	0,72
0,67	0,3526	0,72	0,72	0,75
0,69	0,3739	0,74	0,74	0,77
0,72	0,4072	0,78	0,77	0,80
0,74	0,4301	0,80	0,80	0,83
0,77	0,4657	0,83	0,83	0,86
0,80	0,5027	0,86	0,86	0,89
0,83	0,5411	0,89	0,89	0,92

0,86	0,5809	0,92	0,92	0,95
0,90	0,6362	0,96	0,96	0,99
0,93	0,6793	0,99	0,99	1,20
0,96	0,7238	1,02	1,02	1,05
1,00	0,7854	1,07	1,08	1,11
1,04	0,8495	1,12	1,12	1,15
1,08	0,9161	1,16	1,16	1,19
1,12	0,9852	1,20	1,20	1,23
1,16	1,0568	1,24	1,24	1,27
1,20	1,1310	1,28	1,28	1,31
1,25	1,2272	1,33	1,33	1,36
1,30	1,3270	1,38	1,38	1,41
1,35	1,4314	1,43	1,43	1,46
1,40	1,5394	1,48	1,48	1,51
1,45	1,6513	1,53	1,53	1,56
1,50	1,7672	1,58	1,58	1,61
1,56	1,9113	1,64	1,64	1,67
1,62	2,0612	1,71	1,70	1,73
1,68	2,217	1,77	1,76	1,79
1,74	2,378	1,83	1,82	1,85
1,81	2,573	1,9	1,9	1,93
1,88	2,776	1,97	1,97	2,00
1,95	2,987	2,04	2,04	2,07
2,02	3,205	2,12	2,11	2,14
2,10	3,464	2,20	2,20	2,23
2,26	4,012	2,36	2,36	2,39
2,44	4,676	2,54	2,54	2,57

Броневые пластинчатые магнитопроводы типа Ш

Магнитопровод	Размеры магнитопровода, мм
а	h	с	в	^afi
Ш 09x0,9 Ш09x12		22,5		9 12	4,5
Ш12x10
Ш12x12
Ш12x16 Ш12x20				16 20
Ш12x25
Ш12x32
Ш16x10
Ш16x12
Ш16x16
Ш16x20
Ш 16x25
Ш 16x32
Ш16x40
Ш20x12
Ш20x16
Ш 20x20
Ш20x25
Ш 20x32
Ш 20x40
Ш 20x50
Ш25x16
Ш25x20
Ш 25x25
Ш25x32		62,5			12,5
Ш 25x40
Ш 25x50
Ш25x64
Ш32x20
Ш32x25
Ш 32x32
Ш32x40
Ш 32x50
Ш 32x64
Ш32x80
Ш40x25
Ш40x32
Ш 40x40
Ш40x50
Ш 40x64
Ш40x80
Ш40x100

Дата добавления: 2015-09-29