Порядок расчета трансформаторов малой мощности

Заданными величинами при расчете трансформатора являются: напряжение питающей сети ; напряжения вторичных обмоток , ; токи вторичных обмоток , ; частота тока питающей сети f; электрическая схема трансформатора; назначение и условия его работы.

1. Определяем по (2) для однофазного трансформатора максимальное значение габаритной мощности вторичных обмоток в соответствии с электрической схемой трансформатора и назначением.

2. Определяем ориентировочное значение КПД, а затем по одному из выражений (3) – (7) расчетную мощность трансформатора .

3. Выбираем конфигурацию и марку материала магнитопровода, а также, если необходимо, толщину ленты, исходя из , частоты f, назначения трансформатора и требований.

4. Определяем по (9), выбирая B, j, , (рис. 6 – 10 и табл. 3).

5. Выбираем типоразмер магнитопровода и выписываем его данные из приложения П1.1 – П1.4.

6. Определяем по (11) и рис. 11 число витков первичной и вторичных обмоток (полуобмоток).

7. Определяем по (13) потери в магнитопроводе .

8. Определяем активную и реактивную составляющие, а также ток холостого хода по (14) – (18).

9. Определяем действующее значение тока первичной обмотки (полуобмотки) трансформатора по одному из выражений (19) – (21).

10. Рассчитав по (22) поперечное сечение проводов всех обмоток (полуобмоток), по приложению П2 выбираем марку провода, поперечное сечение , , …, , диаметр проводов с изоляцией , , …, и без нее , , …, , а также массу одного метра провода , , …, . Вычислим действительную плотность тока в обмотке и среднее ее значение.

11. Выбрав изоляцию обмоток в зависимости от их рабочего напряже-ния и диаметра проводов, производим конструктивный расчет трансформа-тора. По (23) – (30) для броневых и стержневых трансформаторов определяем высоту обмотки, число витков в одном слое, число слоев, радиальный размер и свободный промежуток в окне магнитопровода. Для тороидального трансформатора конструктивный расчет проводится по (31) – (35).

12. Определяем массу меди обмоток трансформатора по (36) – (39).

13. Определяем массу изоляции обмоток трансформатора по (40) – (42).

14. Определяем активное сопротивление каждой обмотки и относитель-ное значение активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания и его значение по (43) – (47).

15. Определяем потери в обмотках и КПД трансформатора по (49) – (51).

16. Определяем температуру перегрева и рабочую температуру обмоток по (52).

Пример 1. Требуется рассчитать однофазный трансформатор источника питания, выполненного по схеме трансформатор – выпрямитель – последовательный линейный стабилизатор. Электрическая схема трансфор-матора показана на рис. 19. Исходными данными для расчета трансформа-тора являются:

Максимальное напряжение первичной обмотки , В ………………...…. 242

Максимальное напряжение вторичной обмотки , В ………………..…. 14,4

Максимальный ток вторичной обмотки , А ………………..……………. 2,2

Частота тока питающей сети f, Гц …………………………………………… 50

Максимальное значение температуры окружающей среды , ºС ………… 50

Максимальный перегрев обмоток , ºС …………………………………… 50

Максимальная активная мощность в нагрузке , Вт ………………….. 40,2

Рис. 19. Электрическая схема трансформатора

1. Определяем максимальное значение габаритной мощности вторичной обмотки

2. Определяем значение η (η = 0,86) по кривой 1 на рис. 4. Определяем расчетную мощность трансформатора по (3) при .

3. Выбираем ленточный броневой магнитопровод из стали 3412 толщиной 0,5 мм.

4. По кривым (рис. 6), (рис. 10), (рис. 9) определяем B, , j (B =1,6 Тл; ; j=2,4 А/мм²). По табл. 3 находим значение . По (9) при вычисляем:

.

5. Выбираем по приложению П1 магнитопровод ШЛ 20×32, размеры которого a = 20 мм, b = 32 мм, h = 50 мм, c = 20 мм, C = 80 мм, , , , , , .

6. Определяем по зависимости 1 на рис. 11 падение напряжения в обмот-ках трансформатора . В соответствии с (11) находим число витков первичной и вторичной обмоток:

;

.

7. Определяем по зависимости 3 на рис. 12 удельные потери в магнито-проводе: .

По (13) находим потери в магнитопроводе:

.

8. Действующее значение активной составляющей тока холостого хода находим из (14):

.

Определяя по кривой на рис. 15 значение напряженности поля H=100 А/м, пользуясь (15), вычисляем действующее значение реактивной составляю-щей тока холостого хода:

Действующее значение тока холостого хода:

.

9. Действующее значение тока первичной обмотки находим из (19):

.

10. Определяем по (22) поперечное сечение проводов обмоток:

;

.

Выбираем по приложению П2 для всех обмоток провод марки ПЭВ-1. Для первичной обмотки: стандартный провод , , , ; для вторичной обмотки , , , .

Действительная плотность тока в обмотках:

,

,

Средняя плотность тока .

11. Конструктивный расчет трансформатора. Находим по (23):

,

а по (25) – число витков в одном слое каждой обмотки:

При намотке вторичной обмотки в два провода:

Значения коэффициентов укладки , определяются по табл. 1.6. Число слоев каждой из обмоток определяем по (26):

;

.

Радиальные размеры обмоток определяем по (27):

,

.

Радиальный размер всех обмоток рассчитываем по (28):

.

Свободный промежуток в окне магнитопровода между катушкой и ярмом равен:

,

что допустимо.

12. Проверочный расчет трансформатора. Определяем по (36) – (39) массу меди обмоток трансформатора:

;

;

;

;

;

.

13. По (40) – (42) определяем массу изоляции и массу трансформатора:

;

;

.

14. Определяем по (43) – (47) активное сопротивление каждой обмотки и относительное значение напряжений короткого замыкания:

;

;

;

;

.

15. По (49) – (51) определяем потери в обмотках и КПД трансформатора:

;

;

;

.

16. По (52) определяем температуру перегрева и рабочую температуру обмоток:

;

;

;

.

Дата добавления: 2015-07-20