Выбор магнитопровода трансформатора

Расчет трансформатора начинаем с определения расчетной мощности, которая вычисляется в зависимости от суммарной мощности вторичных обмоток. Так как (S₂+S₃)=360>100 В^.А, расчетную мощность рекомендуется определять по формуле:

S_p=(S₂+S₃)=(300+60)=360 В^.А.

Сердечником магнитопровода, выбранным по величине расчетной мощности S_p для трансформаторов с максимальным напряжением до 1000 В при частоте 400 Гц и расчетном условии на минимум массы, является стержневой ленточный сердечник с двумя катушками серии ПЛ, т.к. у него большая емкость охлаждения и меньшая средняя длина витка. КПД такого трансформатора =0,96

Выбор материала сердечника трансформатора проводим на том основании, что для каждой частоты существует своя минимальная толщина материала. Холоднокатаные текстурованные стали имеют меньшие удельные значения намагничивающей мощности и потерь в стали, если направление магнитного потока в сердечнике совпадает с направлением проката. Эти свойства наиболее полно реализуются в ленточной конструкции сердечника. Основываясь на том, что частота питающего напряжения равна 400 Гц, расчетная мощность равна 360 В^.А, а расчетным условием является минимум массы, выбираем марку стали 3415 и толщину 0,15 мм.

Выбрав конструкцию магнитопровода, определяем поперечное сечение стержня сердечника по формуле:

=1000 мм²,

где С₁ – постоянный коэффициент для стержневых двухкатушечных трансформаторов, равный 0,6; К_ст – коэффициент заполнения магнитопровода, равный 0,9; S_р – расчетная мощность, равная 360 В^.А;  – отношение массы стали к массе меди (при расчете на минимум массы =2,0) f – частота, равная 400 Гц; В_ст – предварительное значение магнитной индукции в стержне, равное 0,9 Тл; J_ср – среднее значение плотности тока в обмотках, равное 2,0 А/мм².

Определяем отношение сечения стержня к площади окна сердечника:

=0,444 ;

где К_ок – коэффициент заполнения окна медью, равный 0,25; Q_ок –сечение окна магнитопровода, мм.

После этого вычисляем размеры окна и сердечника:

мм²

Q_ст = а^.b, где b - толщина пакета, выбранная равной 22,4 мм, а – ширина стержня. Так как Q_ст = 909,977 мм², то а = 10 мм. Параметры а и b выбираем из ряда стандартных чисел.

Q_ок = h/с, где с – ширина окна сердечника, выбранная равной 1,12 мм, h – высота окна сердечника. Так как Q_ок = 2252,252 мм², то h=2,24мм.

Определение числа витков обмоток трансформатора

При расчете трансформатора на минимум массы первой обычно наматывается сетевая обмотка, а затем вторичные – в порядке возрастания диаметра провода.

Для оценки порядка расположения обмоток предварительно определяем токи:

А ; А;А;

а так как при одинаковой плотности тока диаметр провода будет пропорционален току в соответствующей обмотке, то расположение обмоток выбирается по схеме 2-1-3.

Выбрав расположение обмоток, определяем ЭДС по формулам:

Е₁=U₁(1-U₁^.10^-2)=127(1-0,02^.10^-2)=299,94 В;

Е₂=U₂(1+U₂^.10^-2)=500(0,02+0,5^.10^-2)=500 В;

Е₃=U₃(1+U₃^.10^-2)=24(1+0,03^.10^-2)=24,007В.

где U₁=0,02%,U₂=0,02%,U₃=0,03% – падение напряжения на обмотках трансформатора в процентах от номинальных значений напряжений соответствующих обмоток трансформатора.

Определяем ЭДС одного витка и число витков каждой из обмоток трансформатора на основе следующих формул:

Е^I_в=4,44^.f^.B_cт^.Q_cт^.К_ст^.10^-6= 4,44^.400^.0,9^.909,977^.0,91^.10^-61,324, В

;;

где Е^I_в– ЭДС одного витка, В;W^I₁,W^I₂,W^I₃– число витков соответствующих обмоток трансформатора. Приняв К_ст=0,91, а В_ст=0,9 Тл,

Округлим число витков обмотки напряжения U₃до 18 и перерасчитаем ЭДС витка, величину индукции в стержне ичисловитков в других обмотках:

E_B=Тл;

W₁= W₂=

где Е_в, В_с,W₁,W₂,W₃– действительные значения ЭДС одного витка, магнитной индукции в стержне и числа витков в обмотках трансформатора.