10.2. Приклад розрахунку
Визначити діаметр дроту, число витків обмоток статора, потужність електродвигуна типа А.
При обмірі сталі статора стало відомо:
Внутрішній діаметр статора Di = 140 мм,
довжина активної сталі з каналами l = 140 мм,
висота тіла (ярма), hc = 30,7 мм,
площа паза Sп = 266 мм ,
кількість пазів статора z1 = 24 (пази трапецевидні),
обмотка статора повинна бути розрахована на напругу 220/380 В.
Рішення
Визначаємо можливе найменше число полюсів по формулі:
Знаходимо площу полюсного діління:
По графіку для двигуна типу А з р = 1 (див. мал 7) визначають число послідовно з'єднаних витків однієї фази ωф = 88 (витків).
Потім отримане ωф = 88 перевіряють на кратність його z1 / 6:
24/6 = 4 кратне 88.
Можна прийняти ωф = 88.
Число секцій у фазі для котушечної одношарової обмотки дорівнює 1/6 z1 a двошарові - 1/3 z1.
Знаходимо значення індукції у тілі статора:
де 0,0132 Т - значення індукції в межах допустимої згідно таблиці 3.
Знаходимо число ефективних провідників на один паз:
Визначаємо повний переріз міді усіх провідників пазу при двошаровій обмотці та трапецевидному пазі (вибір форми пазу зробити самостійно):
Переріз кожного провідника без ізоляції:
Якщо число паралельних провідників у витку дорівнює 2, можливо вибрати дріт ПЕЛ з діаметром без ізоляції 1,95 мм, перерізом 2,99 мм2 по таблицям 7,8,9.
Визначаємо потужність електродвигуна. Для цього необхідно розрахувати силу струму статора. По таблиці 2 приймемо щильність струму δ = 5 А/мм:
По силі струму статора та напрузі визначаємо повну потужність двигуна:
Активна потужність двигуна:
де ή та cosφ - коефіцієнт корисної дії та потужності, які приблизно можна приймати по даних, взятих з каталогів типових електродвигунів або по табл. 4.
По таблиці приймемо:
ή = 0,87, cosφ = 0,89.
11. Розрахунок трансформатора
11.1. Зразок розрахунку
Однофазні трансформатори низької напруги використовують для живлення кіл управління, для освітлення, а також використовують у випрямлячах та різноманітних електронних апаратах. Розрахунок трансформатора починають з визначення його вторинної повної потужності, яку можливо прийняти рівним множенню вторинної напруги на вторинний струм при повному навантаженні:
де U2- вторинна напруга, В; S2 - вторинний струм, А.
По вторинній потужності S2 визначають первинну потужність трансформатора:
де ή - к. к. д. трансформатора який приймають по таблиці 10.
Переріз стержня осердя трансформатора Qc можливо визначити по слідуючим формулам:
Qc = √S1 см2 - для трансформаторів стержньового типу (мал. 11,а);
Qc = 0,7√S1 см2 - для трансформаторів броньового типу (мал. 11,6).
Переріз осердя може бути виражений через геометричні розміри:
де а - ширина пластин, см; в- товщина пакета пластин, см.
Переріз стержня має прямокутну або ступеневу форму, вписану в коло. Стержні прямокутного перерізу використовують в трансформаторах до 700В-А.Висоту прямокутного стержня трансформатора можливо розрахувати по формулі:
Співвідношення розмірів перерізу осердя може знаходитись в межах:
Ширину вікна осердя приймають по формулі:
де К - коефіцієнт, враховуючий найвигідніші розміри вікна осердя (К = 2,5 ÷ 3) Переріз ярма трансформатора броньового типу повинен бути не менш половини перерізу стержня.
Переріз дроту для первинної та вторинної обмоток визначають в залежності від сили струму в обмотках та допустимій щільності струму. Сили струмів первинної та вторинної обмоток визначають таким чином:
Переріз дроту первинної та вторинної обмоток визначають по формулах:
де S1 та S2 - переріз дротів первинної та вторинної обмоток, мм; δ - щільність струму в обмотці А/мм .
Щільність струму можливо прийняти рівній 1,8 - 3 А/мм2 .Більша щільність струму приймається для трансформаторів з гарною вентиляцією. Для силових трансформаторів внутрішньої установки щільність струму не повинна перевищувати 2А/мм2. При перерізі дротів S > 10mm2 для обмотки трансформаторів слід використовувати дріт прямокутної форми. Кількість витків первинної обмотки для частоти 50 Гц визначають по формулі:
де Вс - значення магнітної індукції в осерді (табл. 11)
Кількість витків на 1В робочої напруги визначають по формулі:
де 55 - постійна для трансформаторної сталі середньої якості; ω0 - кількість витків на 1В робочої напруги.
Далі визначають кількість витків первинної та вторинної обмоток:
де (1,05 + 1,1) - коефіцієнт враховуючий поправку на падіння напруги в активному опорі дроту обмоток, та витратити в сталі.
Після розрахунку основних параметрів трансформатора необхідно перевірити, чи розмістяться обмотки у вікні вибраного осердя.
Для цього по наружному діаметру дроту та числу витків знаходимо площу, яку займає кожна обмотка у вікні осердя, потім складаємо площі всіх обмоток і отриману суму зрівнюємо з площею вікна.
Враховується, що розміри обмоток відповідають розмірам вікна, якщо сума площ обмоток складає не більш 0,7 від площі вікна. Площа займана кожною обмоткою, приблизно дорівнює:
де di - діаметр дроту з ізоляцією:
ω - кількість витків обмотки.
При розрахунку Fo6m коефіцієнт π / 4 виключать, щоб врахувати пробіли між провідниками обмотки.