МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

“Затверджую”

Директор коледжу

__________ Домінський О.С.

“____”_____________ 2006 р.

Завдання для самостійної роботи

з предмету «Джерела живлення»

спеціальність 5.090704 - “Конструювання, виробництво та технічне обслуговування радіотехнічних пристроїв”

Розробив викладач Кошовий В. А.

Розглянуто і схвалено

на засіданні циклової комісії

радіотехнічних дисциплін

“___”______________200 р.

Протокол № ______________

Голова циклової комісії:

____________ С. М. Цирульник

2012

Методика розрахунку трансформатора

Дана методика приводиться для розрахунку трансформаторів малої потужності (до 1000ВА при f = 50 Гц і до 2500ВА при f = 400 Гц) пр напрузі вторинних обмоток не більше 1000 В.

1. По заданій величині типової потужності Р_тип з таблиці 1 знаходиться орієнтовне значення магнітної індукції В, густину струму δ, коефіцієнт заповнення мідю k_М, коефіцієнт заповнення перетину магнітопровода сталю k_СТ і ККД η.

Таблиця 1

Частота, Гц	Конфігурація магнітопровода	Марка сталі і її товщина	kСТ		Р, Вт
					15-50	50-150	150-300	300-1000	1000-2500
50	Бронева (пластинчата)	Э-42, 0,35	0,94	В, тл	1,3	1,3-1,35	1,35	1,35-1,2	–
				δ, а/мм2	5-3,8	3,8-1,9	1,9-1,3	1,3-1,1	–
				kМ	0,22-0,28	0,28-0,34	0,34-0,36	0,36-0,38
				η	0,5-0,8	0,8-0,9	0,9-0,93	0,93-0,95	–
400	Бронева (лєнточна)	Э-320, 0,15	0,85	В, тл	1,6	1,6-1,45	1,45-1,20	1,2-0,95	0,95-0,8
				δ, а/мм2	6-4,5	4,5-3,5	3,5-2,5	2,5-1,5	1,5-1,2
				kМ	0,21-0,25	0,25-0,28	0,28-0,30	0,30-0,37	0,37-0,38
				η	0,87	0,87-0,94	0,94-0,96	0,96-0,97	0,97

2. Визначається величина добутку перетину осердя перетин вікна магнітопровода за формулою:

3. За величиною S_СТS_В і користуючись даними додатку 1, вибирають магнітопровід і виписують його дані: активний перетин сталі (S_СТ), вагу осердя (G_СТ), ширину середноьго стержня (а), ширину (с) і висоту (h) вікна.

Таблиця 2

Частота, Гц	Марка сталі і її товщина		В, тл
			0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6
50	Э-42, 0,35	рСТ, Вт/кг	0,90	1,15	1,47	1,85	2,4	3,2	4,5	–	–
		qСТ, ва/кг	5	7,5	10	15	22,5	35	65	–	–
400	Э-320, 0,15	рСТ, Вт/кг	4,25	6,3	8,0	10	12	14,2	16,5	20	24
		qСТ, ва/кг	22	36	48	68	90	118	144	180	220

4. По величині магнітної індукції В і даним таблиці 2 визначають питомі втрати в сталі ρ_СТ, а за формулою — повні втрати в сталі:

5. Знаходиться активна складова струму холостого ходу:

6. За величиною магнітної індукції В і даним таблиці 2 визначається питома намагнічуюча потужність q_СТ, а за формулою — повна намагнічуюча потужність осердя:

7. Визначається реактивна складова струму холостого ходу:

8. Визначається струм холостого ходу:

9. Визначається відносне значення холостого ходу:

Якщо величина І_О % при f = 50 Гц лежить в межах 30…50, а при f = 400 Гц лежить в межах 5…15, то вибір магнітопровода на цій стадії розрахунку можна вважати закінченим. Якщо І_О % перевищує вказані вище верхні границі, то слід зменшити індукцію в осерді; при І_О % менше нижньої границі — збільшити індукцію.

10. Визначається кількість витків обмоток:

де — відносне падіння напруги в обмотках, яке визначається з таблиці 3.

Таблиця 3

Частота, Гц	ΔU %	РТИП, Вт
		15-50	50-150	150-300	300-1000	1000-2500
50	ΔU1 %	15-5	5-4	4-3	3-1	–
	ΔU2 %	20-10	10-8	8-6	6-2	–
400	ΔU1 %	8-4	4-1,5	1,5-1	1-0,5	0,5
	ΔU2 %	10-5	5-2	2-1,2	1,2-0,5	0,5

11. Знаходиться перетин проводів за формулою:

де δ – густина струму в обмотках, яка визначається з таблиці 1 в залежності від величини Р_ТИП.

12. Вибирається стандартний перетин і діаметр за даними додатку 1:

діаметр ізольованого провідника – d_ІЗ = мм;

вага 1 м ізольованого провідника – g_ПР = .

після чого уточнюють фактичну густину струму:

13. Знаходиться допустима осьова довжина обмотки за формулою:

де h – висота вікна магнітопровода.

14. Визначається число витків в одному слої та число слоїв кожної обмотки:

де k_У – коефіцієнт укладки (1,07...1,15) в залежності від діаметра провода.

15. Вибирають міжслоєву та міжобмоточну ізоляцію: при проводах діаметром менше 0,1 мм — конденсаторну бумагу товщиною 0,01 мм, при проводах діаметром 0,1...0,5 мм — телефонну бумагу товщиною 0,05 мм і при проводах діаметром більше 0,5 мм — кабельну бумагу товщиною 0,12 мм.

В якості міжобмоточної ізоляції при напругах до 1000 В можна використати різні марки ізоляційної бумаги, намотаної в декілька слоїв, загальна товщина якої становить 0,2...0,3 мм.

16. Знаходиться радіальний розмір кожної обмотки:

де – товщина міжслоєвої ізоляції.

17. Знаходиться радіальний розмір катушки, тобто її товщину:

де Δ_З = 0,5 мм – зазор між внутрішньою частиною каркаса і осердям; Δ_К = 1...2 мм – товщина каркаса; α₁, α₂, α₃ – радіальні розміри кожної обмотки; α₁₂ = α₂₃ = 0,2...0,3 мм – товщина міжобмоточної ізоляції; α₃₀ = 0,2...0,3 мм – товщина верхнього слоя ізоляції катушки.

18. Перевіряється зазор між катушкою та осердям с – α, де с – ширина вікна; α – радіальний розмір катушки.

Катушка правильно розміщена в вікні осердя, якщо с – α = 2...4 мм. Якщо зазор менше чим 2 мм, то слід збільшити індукцію чи зменшити діаметр провода. Більше — вибрати менший розмір осердя.

19. Визначається середня довжина витків кожної обмотки:

де

20. Визначається вага міді кожної обмотки:

де ω – загальна кількість витків обмотки; l_{СЕР. В} – середня довжина витка, м; g_ПР – вага 1 м провода, г.

21. Визначаються втрати в міді кожної обмотки:

Множник ρ = 2,26 при температурі 20˚С і ρ = 2,7 при температурі 105˚С.

22. Знаходяться сумарні втрати в міді катушки:

23. Визначається поверхність охолодження катушки:

24. Визначають питоме поверхневе навантаження катушки:

25. Із кривих рис. 1 або 2 визначають середню температуру перегріву катушки Δτ. Додавши до неї задану температуру навклолишнього середовища, при якій буде працювати трансформатор, отримаємо робочу температуру проводів обмотки. Ця температура не повинна перевищувати 100˚С для проводів марки ПЕЛ і 105˚С для проводів марки ПЕВ.

Рисунок 1 – Криві залежності температури перегріву від питомого навантаження 50 Гц

Рисунок 2 – Криві залежності температури перегріву від питомого навантаження 400 Гц

26. Визначається опір кожної обмотки:

27. Визначається фактичне падіння напруги на кожній обмотці трансформатора:

де I, U, r – струм, напруга і опір кожної обмотки. При значному розходженні величини з раніше прийнятим (більше 5 %) слід скоректувати кількість витків обмоток.