|
вторичных
|
с |
л |
400 • |
1 + |
424 В, |
Е2 = U 2 |
AU
1 + —^ V 100 У
с |
л |
AU |
_6_ 100 |
1 + —^ V 100 у |
36 • |
1+ |
38 В, |
Еъ = U3 |
|
где падения напряжения в обмотках, выбираются из табл. 5.4 с учетом конструкции магнитопровода и суммарной полной мощности вторичных обмоток SS.
Таблица 5.4. Падения напряжения в обмотках AU.
|
Для принятой конструкции магнитопровода трансформатора при SS = 275 ВА принимаются AU = 3%, AU2 = 6%, AU = 6%.
Предварительное значение числа витков обмоток: первичной
К • 104 213•10000
w\ =------ 1--------- =----------------------- = 414;
1 4,44B\ Qc f 4,44 4,5 15,4 • 50
вторичных
E -10[1] 424-10000
w\ =------ 2--------- =----------------------- = 826,
2 4,44B\ Qc f 4,44 -1,5 -15,4 - 50
E -104 38-10000
w\ =------ 3--------- =----------------------- = 74.
4,44B' Q f 4,44-1,5-15,4-50
Число витков вторичной обмотки, имеющей наименьшее значение округляется до ближайшего целого, после корректируется число витков первичной обмотки и другой вторичной обмотки в отношении
w2 (целое)
A = A' = 2,3 А/мм2, A'2 = 0,8A' = 2,3 • 0,8 = 1,84 А/мм2, A'3 = 1,1A' = 2,3 • 1,1 = 2,53 А/мм2.
Предварительное значение поперечных сечений проводников обмотки, мм2,
■ I 1,51
а\ = — = ^ = 0,67,
1 A\ 2,3
, I2 0,56 q\ = = = 0,304,
2 A' 1,84
I 139
= = 139 = 0,549.
3 A' 2,53
По Приложению табл.1 находятся ближайшие к рассчитанным стандартные провода и выписываются их размеры: диаметр голого провода - d, диаметр изолированного провода - d, сечение голого провода q. Эти размеры будут использоваться в дальнейших расчетах.
Если расчетное сечение провода более 5 мм2, то данную обмотку следует наматывать в два параллельных провода.
Л А/мм2, |
Стандартные сечения голых проводников, мм2, q = 0,6793 мм2; q2 = 0,3019 мм2; q = 0,5411 мм2.
Диаметры проводов, мм,
0,93 0,62, 0,83
d = 0,99 ; d = 0,67 ; d = 0,89.
1и ' 2и? 3и '
Уточненные плотности тока в обмотках из стандартного провода,
A = Л = _k:5L = 2,2;
1 q 0,6793
A= L = = 1,85;
2 q2 0,3019
A= L = _I39_ = 2,57.
3 q 0,5411
Определение площади окна магнитопровода.
По табл. 5.5. выбирается в зависимости от суммарной полной мощности вторичных обмоток Z S коэффициент заполнения окна сердечника Кок. Он показывает, какую часть площади окна занимает непосредственно обмоточный провод. Остальная часть площади окна предназначена для изоляции обмоток, прокладок, воздушного зазора между катушкой и ярмом.
Таблица 5.5 Коэффициент заполнения окна Кок.
|
Предварительное значение площади окна магнитопровода.
q.w[+ qX + qW 0,6793 •414 + 0,3019 •816 + 0,5411 •74 ^ о 2
Qntr =--------------------- =-------------------------------------------------- = 16,3 см
ж 100 Кок 100 • 0,35
По табл. 5.5 при Z S = 275 принято = 0,35.
5.5 Определение размеров магнитопровода
На рис 1 а представлен эскиз пластинчатого, а на рис. 1б - ленточного магнитопровода броневого типа.
Основные размеры сердечников, мм: а - ширина стержня; в - толщина пакета; с - ширина окна; h - высота окна; ая - ширина ярма;
/с - длина средней силовой магнитной линии.
Нормализованные ряды некоторых типов магнитопроводов приведены в приложении (табл. 2-3).
Форма окна сердечника ТММ оказывает значительное влияние на величину намагничивающего тока, расход стали и меди. Излишняя высота окна сердечника повышает намагничивающий ток, увеличивает расход стали и соответственно массу трансформатора.
Размеры выбранного сердечника как пластинчатого так и ленточного магнитопровода должны удовлетворять следующим требованиям:
а) площадь поперечного сечения стержня, см2
^С выбр а в ^C расч.
При этом идеальный вариант в = а, допустимо отклонение в до а = (1 - 2,5)а.
Сечение стержня квадратной формы в = а обеспечивает минимальный расход меди обмоток, снижение потерь в обмотках и общей стоимости трансформатора.
б) площадь окна должна быть достаточной для размещения обмоток, т.е. h • c > Q\k, где h - высота окна, c - ширина окна (размеры
а, в, с, h - по рис.1а и 1б).
Максимальное значение a может быть при выборе стержня квадратного сечения когда a и в равны.
Если предварительно принять условие в' = а', то тогда
а'-в' = а'-а' = а'2 = Qc
С расч *
Из этого условия следует, что a^ =
■"C расч?
определив ориентировочное значение а, как равное a^ производят выбор магнитопровода из нормализованного ряда (табл.2^3 приложение) с учетом достаточности размеров окна из условия h - c > Qок, но не
более h - c = 1,2Q'.
5 ^ ок
В пластинчатых сердечниках можно отступать при нормализованных значениях ширины стержня а от нормализованного значения толщи-
QC
ны пакета в' с соблюдением условий в = —— и в > (1 ^ 2,5)а. Значения h
а
и c должны соответствовать нормализованным. В этом случае будет использован не нормализованный магнитопровод, а только стандартные пластины для его сборки.
В ленточных сердечниках значения a, в и с должны быть нормализованными, а нормализованную высоту окна h допускается уменьшать до Q' - F
h = ie gal
П
В рассматриваемом примере исходными данными для выбора сердечника являются выбранный ранее броневой ленточный тип магнитопро- вода и рассчитанные предварительные значения QC = 16,5 см и
Q = 16,3 см. Возможное максимальное значение
ок 5
a' =, [QC =лД65 = 4,06 см = 40,6мм.
шах Д/ z-sC расч \???
Из табл.3 приложения ближайшее максимальное нормализованное значение а = 32 и Qc > QC имеет место при в = 64 мм.
Площадь окна Q*c норм, соответствующая нормализованным размеЛ
рам h = 80 мм и с = 32 мм будет равна Q = h - c = 80 - 32 = 2560 мм
-Ты н J ^ ± ^ок норм н н
22 =25,6 см, что значительно превышает Q'ok = 16,3 см.
Корректировка высоты окна, допустимая для ленточных магнито-
проводов, проводится из условия
,, Q - К 16,3 -1,2 ^
hC = ------ эап = ^------ L_ = 6,1 см =61 мм,
с 3,2
н 5
Кми - коэффициент учитывающий возможную неполноту заполнения слоев обмотки.
Выбранный сердечник из нормализованного ряда имеет площадь
Л
сечения стержня Q = а • в = 3,2 • 6,4 = 20,5 см, превышающую требуе-
1 ^с норм н н 5 5 5 7.т V Г J
мую расчетную QCpac4 = 16,5 см.
В этом случае при условии сохранения принятой плотности магнитного потока B' = 1,5 Тл и соответственно значений Е, Е и Е, необхо-
c ? 1? 2 3
димо произвести корректировку витков обмоток w[, w; и w2 / Откорректированные значения чисел витков обмоток
• К = 13.2 • 1,2 = 16 см2 ок корр Высота окна |
f QC расч л -1 л 16,5
W = w;^-^ = 414—^ = 336;
^^C норм 20,5
w = w; = 82616,5 = 665; 2 2 Qc 20,5
wC норм '
w = w; = 74165 = 60.
^QC норм 20,5
Откорректированная площадь окна
q,w + qw. + qw 0,6793 • 336 + 0,3019 • 665 + 0,5411 • 60 ^ „ 2
Q = —^^—= —--------------------------------------------- = 13,2 см.
^ок КОрр 100К 100 • 0,35
ок
Площадь окна с учетом возможной неполноты заполнения слоев обмотки.
Q = Q • К = 13,2 -1,2 = 16 см2.
^ок ^ок корр зап 5 5
I Q 16 ^
h = ^ = — = 5см =50 мм. с 3,2
5.6. Укладка обмоток на стержне магнитопровода.
Конструктивный расчет обмоток заключается в выборе основания для намотки (в данном проекте рекомендуется каркас рис.6), расчете высоты обмотки, числа витков в слое и числа слоев каждой обмотки, а также типа изоляции. Для обеспечения надежной работы обмоток необходимо выбирать изоляционные расстояния так, чтобы во время работы в нормальных условиях и при испытании повышенным напряжением, катушка трансформатора не повреждалась.
При намотке на каркасе (рис.6) осевую длину обмотки находят по формуле ho6 = (h -1) - 2Диз, мм,
где Дил - толщина каркаса, обычно равная 1^3 мм, определяется требованиями его механической прочности.
В примере принимаем Диз = 2 мм, тогда ho6 = (h -1) - 2Диз = (50 -1) - 2 • 2 = 45 мм.
Далее находим число витков в одном слое каждой обмотки:
h |
h |
h |
об |
об |
об |
1. |
1. |
W |
W |
W |
c1 |
c 2 |
c 3 К d у3 3и |
К d у1 1и |
К d у2 2и |
где К - коэффициент укладки провода для соответствующей обмотки, определяемый по табл. 5.6.
Таблица 5.6
Коэффициент укладки провода К.
|
Единица в этих выражениях учитывает возможность такого случая, когда начало первого и конец последнего витков слоя окажутся на одной осевой линии обмотки. Число витков в одном слое каждой обмотки следует округлить до ближайшего меньшего целого числа.
-1 = |
W = ■ |
Д. |
c1 |
Д |
К d у1 1и |
Рис.6. Эскиз окна трансформатора с каркасом и обмотками |
1,11 • 0,99 |
s |
-1 = 40.
h 45
W, = ---------- 1 =---- 45------- 1 = 59,
c2 К d 1,12 • 0,67
у2 2и ' '
h 45
W, = ---------- 1 = —45-------- 1 = 44.
c3 К d 1,11 • 0,89
у3 3и ' '
Коэффициенты К, К 2 и К^3 взяты из табл. 5.6 с учетом диаметров изолированных проводов обмоток.
Зная число витков в одном слое, находим число слоев каждой из обмоток:
WWW N = W, N = —, N = W
1 W/ [2] Wc / 3 Wc 3
Эти числа необходимо округлить до большего целого числа.
N = W=336=8,4=9,
1 Wc1 40
N = W- = 665 = 11,4 = 12,
2 W, 59
c 2
N = W = 60 = 1,36 = 2.
3 Wc3 44
Для определения радиальных размеров обмоток необходимо выбрать междуслоевую изоляцию. Толщина этой изоляции зависит от величины напряжения между двумя слоями, которое определяется для каждой обмотки из выражений
иd = 2WcnieB, исЛ2 =, ислз = 2WCJI3eB.
Если в каком-либо случае получается, что исл >50 в, то между слоями данной обмотки необходимо применять междуслоевую изоляцию: при проводах с dH <0,1 мм - конденсаторную бумагу толщиной 0,01 мм;
dH = 0,1 ^ 0,5 мм - телефонную бумагу толщиной 0,05 мм; dH >0,5 мм - кабельную бумагу толщиной 0,12 мм.
Цл! = 2Wcлleв = 2 • 40 • 0,63 = 50,4 В, Цл2 = 2Wcл2eв = 2 • 59 • 0,63 = 74 В, Цл3 = 2^л3^ = 2 • 44 • 0,63 = 55 В, где e - значение числа вольт на один виток определено ранее и равно 0,63 В/виток.
Выбрав междуслоевую изоляцию, находим радиальные размеры обмоток:
3 = КухХ&и + (N-1)*. мм
3 = Ку2 N А. + (^2-1)^2и мм,
3 = ^^н + (^3-1)Г3и мм, где уы, у2и, Уъж - толщина междуслоевой изоляции.
3 = К,1 + (N!-1)n„= 1,11 • 9 • 0,99 + (9 -1) • 0,12 = 10,9 мм, 32 = Ку2 Nd2w + (N2-1)y2 = 1,12 • 12 • 0,67 + (12 -1) • 0,12 = 10,3 мм, 3 = Ку3 N3d3K + (N3-1)r3 = 1,11 • 2 • 0,89 + (2 -1) • 0,12 = 2,1 мм.
Так как на всех обмотках UCJI >50 и dH >0,5 мм в качестве межслоевой изоляции принята кабельная бумага толщиной 1,12 мм, ^1и=^2и=^3и = 0,12 мм.
Для определения толщины междуобмоточной и корпусной изоляции необходимо знать величину испытательного напряжения. Испытательным напряжением называется напряжение между соседними обмотками или между обмоткой и магнитопроводом трансформатора, которое должна выдерживать изоляция обмоток без повреждения в течении 1 мин. Его величина зависит от величины рабочего напряжения и требуемого запаса электрической прочности изоляции и может быть определена:
1) при рабочем напряжении обмотки до 250 В - по данным табл. 5.7.
Таблица 5.7 Значения испытательного напряжения
|
Таблица 5.8 Междуобмоточная и корпусная изоляция
|
Выбрав междуобмоточную (Su и 323) и корпусную (5К) изоляции
(для случая расположения обмоток, как это показано на рис.5), определяем необходимую ширину окна магнитопровода для размещения катушки:
с' = Кв(е0 +3 + + 3 + ^ + 3+3) + еъ мм, где К = 1,05 ~ 1,2 - коэффициент выпучивания, учитывающий разбухание катушки при намотке и пропитке;
е3= 2 - 5 мм - расстояние от катушки до ярма магнитопровода; s0 = Лиз - толщина изоляции при намотке на каркас.
Катушка размещается в окне магнитопровода, если с' < с. Если расчетный размер окна значительно больше выбранного, необходимо выбрать сердечник с такой же площадью стержня, но с большей площадью окна и повторить расчет. Если расхождения небольшие, можно либо изменить плотность тока (подобрать провода других диаметров), либо изменить магнитную индукцию в стержне магнитопровода.
Приняты: толщина каркаса s0 = 2 мм, расстояние от катушки до ярма магнитопровода s3 = 3 мм, Междуобмоточная изоляция 312 = 0,24 мм (по табл. 5.8 по наибольшему испытательному напряжению иисп2 = 1600 В и dH = (0,1 -1,0) мм принято три слоя бумаги К-08 толщиной 0,08 мм), аналогично 313 = 0,24 мм (по табл.5.8 по наибольшему испытательному напряжению иисп1 = 1000 В и dH = (1 - 1,5) мм, принято два слоя бумаги К-12 толщиной 0,12 мм).
Необходимая ширина окна магнитопровода для размещения катушки.
с = КВ (S0 + #1 + #12 + S2 + #23 +^3 + #к ) + ^3
с' = 1,1(2 +10,3 + 0,24 +10,9 + 0,24 + 2,1 + 0,08) + 3 = 31,4 мм.
с' = 31,4 мм < с = 32 мм. Катушка размещается в окне выбранного сердечника магнитопровода.
5.7 Определение средней длины витков обмоток.
Средние длины витков обмоток определяются на основании действительных геометрических размеров стержня и обмоток. Они зависят также от расположения обмотки на стержне. Например, средние длины витков обмоток применительно к рис.7 определяются следующим образом:
- для обмотки, расположенной непосредственно на стержне 1,
/Wi = 2(а + в + 4s0 + 2#) см;
- для обмотки, расположенной в середине катушки 2,
= 2[а + в + 4(s0 + # + #12) + 2#2] см;
- для обмотки, расположенной снаружи катушки 3,
/Жз = 2[a + в + 4(^0 + # + #12 + #2 + #23) + 2#3 ] см.
На рис.7 представлен порядок расположения обмоток по отноше-
Рис. 7. Определение средней длины витков обмоток |
нию к стержню W, W, W.
В рассматриваемом примере расчета порядок расположения обмоток W, W, W, поэтому длину витков необходимо рассчитывать с учетом реального расположения обмоток.
В данном примере
/^ = 2(a + в + 4е0+ 232) = 2(32 + 64 + 4 • 2 + 2-10,3) = 249 мм = 24,9 см
^ = 2[a + а + 4(e0+S2+S12) + 23j = 2[32 + 64 + 4(2 +10,3 + 0,24) + 2-10,9] = 336 и = 33,6 /жз = 2[a + в + 4(^0 + S2 + 312 + 3 + 3з) + 23]
= 2[32 + 64 + 4(2 +10.3 + 0.24 +10.9 + 0.24) + 2 • 2.1] = 390 мм = 39 см.
5.8 Определение массы меди обмоток
Масса меди обмоток определяется по формулам:
GMl =rWJw1 Я -10~5 кг;
Gu2 =УмЩшЯ2 -1°~5 кг;
G.3 = Г мЩ /г 3Яэ -10 кг,
-5
где уш = 8,9 г/см - удельная масса меди;
W, W, W - полные числа витков обмоток;
, /^, - средние длины витков, см; Я, q, q - площадь поперечного сечения проводов без изоляции,
мм2.
Общая масса меди обмоток трансформатора:
G = G1 + См2 + См3 кг.
GMl = умW/wq • 105 = 8,9 • 336 • 33,6 • 0,6793 • 105 = 0,68 кг; Gm2 = yMW2/wq2 • 105 = 8,9 • 665 • 24,9 • 0,3019 • 105 = 0,45 кг; GM3 = rWJwq • 10 5 = 8,9 • 60 • 39 • 0,5411 • 105 = 0,11 кг;
= G.1 + ам2 + См3 = 0,68 + 0,45 + 0,11 = 1,24 кг.
5.9 Определение потерь в меди обмоток
При определении потерь учитывается полный вес меди обмоток, включая и регулировочные витки. Расчетная температура принимается равной 750С (для класса изоляции А).
Потери в меди первичной обмотки
ле |
Рм! = 2,4Д2^м1 Вт. Потери в меди вторичных обмоток
Рм2 = 2,4Д22Ом2 Вт; Рмз = 2,4Д&3 Вт,
где 2,4 - омическое сопротивление 1 кг медной проволоки с сечением в 1 мм2 при температуре 75 0С.
Суммарные потери в меди обмоток
Р = р + Р + Р Вт
Р м Рм1 ^ Рм2 ^ Р мЗ *
Рм1 = 2,4Д^1 = 2,4 • 2,22 • 0,68 = 7,9 Вт, Р^ = 2,4Д22ам2 = 2,4 • 1,852 • 0,45 = 3,7 Вт, Р^ = 2,4Д23Gm3 = 2,4 • 2,572 • 0,11 = 1,7 Вт. Суммарные потери в меди обмоток
Рм = Рм1 + Рм2 + Рмз = 7,9 + 3,7 +1,7 = 13,3 Вт. 5.10 Определение массы стали магнитопровода При пластинчатом магнитопроводе масса стержня
G cc =r c K a hQ c 10-3 кг
Масса ярем
Gc. я = 2rcK c (h + / я q 103
-5
где rc = 7,8 г/см - удельная масса стали; /^ = a + 2(с + a^) - длина ярма, см (см.рис. 1 в) Масса магнитопровода
Gc = Gc.c + Gcя кг.
При ленточном магнитопроводе его масса определяется по форму-
Gc = rcKJcQc10~3 кг,
где /с = 2(h + с) + ^a - средняя длина магнитной силовой линии (см
рис.1б).
Средняя длина магнитной силовой линии в ленточном магнитопро-
воде:
a 314 • 32
lc = 2(h + c) + = 2(50 + 32) + — = 214 мм = 21,4 см.
Масса сердечника ленточного магнитопровода.
Gc = /с KclcQc 10_3 = 7,8 • 0,93 • 21,4 • 20,5 • 10_3 = 3,19 кг.
5.11 Проверка отношения массы стали к массе меди
По полученным значениям Gc и GM необходимо определить величину а = GyG. Она должна находиться в пределах, которые рекомендова-
ны в начале расчета.
G 3,19 „ „ а = — = = 2,57. G 1,24
Полученное значение отношения массы стали к массе меди незначительно отличается от принятого предварительно а = 2,5 и находится в пределах а = (2 - 3), рекомендуемого для расчета ТММ по критерию минимума массы.
5.12 Определение потерь в стали магнитопровода
При пластинчатых магнитопроводах и частоте 50 Гц определяются
- потери в стержне
Рc.c = K1 P 1.0/ BcGc c Вт;
/50
- потери в ярме
^.я = K1 P 1.0/ ВЯGcЯ
/50
где К = 1,1 -1,3 - коэффициент, учитывающий увеличение потерь в магнитопроводе вследствие штамповки и наличия стяжных шпилек или болтов для его сборки;
р10/ = 1,2 Вт/кг - удельные потери в стали марки 1512 с толщиной
'/50
листа 0,35 при индукции 1,0 Тл и частоте 50 Гц;
Вс и Вя - окончательные значения магнитной индукции в стержне и ярме, Тл.
Эти величины определяются по формулам
= _е1°— Тл; Вя = В— Тл. с 4,44fQcKc 2aя
Полные потери в стали магнитопровода
Рс = Рс.с + Рся Вт.
При ленточных разрезных магнитопроводах из холоднокатаной стали арок 3412 с толщиной ленты 0,35 мм полные потери в стали определяются как
г В Л2
V J |
Рс = Л.5/ ^J ^ Вт при f = 50 Гц;
/50
где рхъ/ = 2,8 Вт/кг - удельные потери для магнитопроводов транс/50
форматоров, предназначенных для общего применения. Повышенное значение удельных потерь связано с наличием стыков, величина которых зависит от технологии изготовления;
Вс определяется, как и в предыдущем случае при пластинчатом магнитопроводе.
ев 104 0,63 -104 1 сГГ
В =------ В-------- =--------- '--------------- = 1,5 Тл.
С 4,44 fQcKc 4,44 • 50 • 20,5 • 0,93
Потери в стали
5/ ^ I Gc = 2,8 50V1,5) V |
Рс = Г, |
\2,\2
г В Л'.„г 1,5
3,19 = 8,93 Вт. 1,5)
5.13 Проверка отношения потерь в меди к потерям в стали
Для трансформаторов при частоте 50 Гц это отношение обычно соР
ставляет Р ур = 1,25 - 2,5.
РС
Р / 13,3, с Ур = = 1,5. РС 8,93
Полученный результат находится в рекомендуемых пределах (1,25-2,5).
5.14 Определение тока холостого хода Ток холостого хода определяется по формуле
/0 = V^L + llP А
Активная составляющая тока холостого хода /0а зависит от величины потерь в стали сердечника и потерь в меди первичной обмотки при прохождении по ней тока холостого хода. Последние очень малы по сравнению с потерями в стали, ими обычно пренебрегают и считают, что
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |