2.4. Пример расчета однофазного силового корабельного трансформатора
Исходные данные для расчета: U1 = 200 В; U2 = 100 В;
I2 = 1А; cоs φ2 = 0,8 (φ2 = 37°), f = 50 Гц.
2.4.1. Расчет полной мощности вторичной обмотки (нагрузки)
S2 = U2I2 = 100·1 = 100 ВА.
2.4.2. Выбор оптимальных значений плотности тока J
в обмотках, относительного изменения напряжения
вторичной обмотки Δu2 и КПД η трансформатора
В соответствии с рекомендациями пп. 2.3.5, 2.3.6 и 2.3.7 выбираем:
J = 1,9 A/мм2 = 1,9·10 – 6 А/ м2; Δu2 = 0,1; η = 0,85 .
2.4.3. Расчет намагничивающего тока I0
Коэффициент трансформации
Приведенный ток вторичной обмотки трансформатора
По графику из п. 2.3.4 находим отношение I0 /I2, а затем намагничивающий ток I0:
2.4.4. Расчет тока первичной обмотки I1
Активная I'2a и реактивная I'2p составляющие приведенного тока вторичной обмотки I'2:.
I'2a = I'2 cos φ2 = 0,556·0,8 = 0,445 A.
I'2p = I'2 sin φ2 = 0,556·0,6 = 0,334 A.
Ток первичной обмотки (при пренебрежении активной составляющей намагничивающего тока I0 ≈ I0p)
2.4.5. Расчет габаритной мощности трансформатора Sтр
Полная мощность первичной обмотки
S1 = U1I1 = 200·0,662 = 132,4 BA.
Очевидно, что S1 > S2 согласно закону сохранения энергии.
Габаритная мощность
2.4.6. Выбор материала и типоразмера сердечника
трансформатора
Выбираем ленточный (ШЛ) разрезной сердечник из горячекатаной стали марки 1212. Толщина ленты 0,5 мм.
Из Приложения 1 удельные потери P1 / 50 = 3,1 Вт/кг.
В соответствии с пп. 2.3.3, 2.3.11 выбираем оптимальные значения амплитуды индукции Вт магнитного поля в сердечнике и конструктивные коэффициенты kс, k0:
Bm = 1,3 Тл; kc = 0,93; k0 = 0,32.
Расчетное значение SсS0:
По Приложению 2 выбираем сердечник с ближайшим, меньшим по отношению к расчетному, значением SсS0. Данному условию удовлетворяет сердечник типоразмера ШЛ 25×32 с произведением:
SсS0 = 8·16 = 128 см4.
Основные размеры сердечника:
a = 25 мм = 2,5 см; b = 32 мм = 3,2 см; с = 25 мм = 2,5 см;
h = 62,5 мм = 6,25 см.
Справочные величины выбранного сердечника:
Sс = 8 см2 =8·10 - 4 м2; S0= 16 см2; mс= 1,2 кг.
2.4.7. Расчет числа витков обмоток трансформатора
Падение напряжения в трансформаторе:
ΔU ≈ U1 Δu2 = 200·0,1 = 20 B.
ЭДС первичной и вторичной обмоток (при допущении равенства относительных падений напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора):
Число витков первичной w1 и вторичной w2 обмоток:
2.4.8. Выбор обмоточных проводов
Расчетные площади сечения проводов первичной и вторичной обмоток без учета изоляции:
Из Приложения 3 выбираем обмоточные провода с площадями сечения, равными или большими расчетных значений.
Площади сечения и диаметры проводов первичной и вторичной обмоток без учета изоляционного покрытия:
Выбираем провод марки ПЭВ-2. Класс изоляции по нагревостойкости А с предельной температурой нагрева 105оС.
Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток с учетом изоляционного покрытия:
