Содержание

Задание………………………………………………………….......... 1

Введение……………………………………………………………… 3

1 Методика расчета трансформатора

1.1 Выбор магнитопровода…………………………………………………….. 4

1.2 Определение числа витков в обмотках…………………………………….8

1.3 Определение потерь в стали и намагничивающего тока……………….. 10

1.4 Электрический и конструктивный расчет обмоток……………………… 13

1.5 Определение падения напряжения и КПД трансформатора………….....21

Заключение..……………………………………………………..... 25

Список литературы………………………....…………………….. 26

Введение

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное ля преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. В данной курсовой работе произведем расчет маломощного трансформатора. По расчетной мощности трансформатора определи магнитопровод. В зависимости от технологии изготовления магнитопроводы трансформаторов небольшой мощности делятся на пластинчатые (при толщине листа не менее 0,15 мм) и ленточные. По конструктивному выполнению пластинчатые и ленточные магнитопроводы делятся на три основных типа: стержневые, броневые и кольцевые. При определении падения напряжения, выразим в процентах от номинальных значений. Определим намагничивающую мощность в стали. Величина удельной намагничивающей мощности зависит от магнитной индукции в сердечнике . Для обеспечения надежной работы обмоток выбираем изоляционные расстояния так, чтобы во время работы нормальных условий и при испытании повышенным напряжением катушка трансформатора не повреждается. Определяем падения напряжения на обмотках при номинальной нагрузке. Расчетное напряжение на вторичных обмотках при номинальной нагрузке не должен отличаться от заданных, более, чем на 2%. КПД трансформатора совпадает с ранее принятым значением.

1. Методика расчета трансформатора

1.1. Выбор магнитопровода

1. Определяю расчетную мощность трансформатора. Так как (S2+S3)>100 ВА, расчетную мощность определяю по формуле:

S_р=S₂ + S₃, (1)

S_р=600+150=750, BA

Величину КПД при расчетной мощности трансформатора Sр=750 ВА, и частоте f=50Гц, выбираю =0,93.

2. Выбираю конструкцию магнитопровода по величине расчетной мощности, частоте и максимальному напряжению.

Для силовых трансформаторов мощностью выше 100 В-А более выгодными являются стержневые трансформаторы с двумя катушками и ленточными разьемными сердечниками, поскольку они имеют большую поверхность охлаждения по сравнению с броневыми и меньшую среднюю длину витка.

Тип ленточного сердечника выбирается по табл. 3 в за­висимости от отношения сечения сердечника Q_ст к площади окна Q_ОК : . Значение определяется по формуле (4). Сводные данные по стандартным сердечникам приведены в табл. 3; подробные данные по каждому типоразмеру можно найти в [5].

3. Выбираю материал сердечника.

При расчетном условии на минимум стоимости, и при данных частоте и мощности выбираю ленточную сталь марки Э340, толщиной 0,15 мм.

4. По найденной величине Sр для данной конструкции магнитопровода нахожу ориентировочные значения:

максимальной магнитной индукции - В_макс=1,7Т;

плотности тока - j_ср=2 А/мм²;

коэффициента заполнения окна - k_ок=0,30;

коэффициента заполнения магнитопровода - k_ст=0,93;

5. Определяю произведение сечения сердечника на площадь окна

, см⁴, (2)

где - расчетная мощность трансформатора, ВА;

- частота Гц;

В_выбр - магнитная индукция Т;

j_ср - плотность тока А/мм;

k_ок - коэффициент заполнения окна медью;

k_ст - коэффициент заполнения магнитопровода;

см⁴

6. Определяю отношение сечения сердечника к площади окна

, (3)

;

Как показывает опыт, значение C₁для однотипных сер­дечников мало зависит от размеров и может быть принято равным для трансформаторов с прямоугольными катушками:

С₁= 0,6 — для стержневых двухкатушечных трансформаторов

7. Выбираю типоразмер магнитопровода

Зная произведение (Q_стQ_ок) и предел изменения k_Qр,из таблицы прил.П2,

выбираем стандартный магнитопровод ПЛМ 27х40-46 у которого значение произведения

Q_стQ_ок наиболее близкое к требуемому, а значение лежит в требуемых пределах;

; (4)

Для выбранного сердечника выписываю , а, Ь, с, , l_вср, G_ст Зная размеры сердечника, могу с помощью формул (3) и (4) уточнить значения С₁ и k_Qp и затем про­верить условие (4) с последующим уточнением значения k_Qp.

При отсутствии в таблицах сердечника с требуемым со­отношением размеров следует попытаться подобрать сердечник, изменив ширину набора или ширину ленты b' так, что­бы получить

= ; и

такой величины, при которой  будет находиться в требуе­мых пределах.

Если сердечник со стандартными размерами пластин или стандартный ленточный сердечник подобрать не удается, то проектирование ведется ш расчета на нестандартный сердеч­ник. Для этого:

а) задавшись находим площадь поперечного сечения сердечника и окна:

(4’)

(4’’)

Наименование параметра		Броневой трансформатор		Стержневой двыхкатушечный трансформатор
		Пластинчатый	ленточный	Пластинчатый	Ленточный
длина средней магнитной линии
lвср - средняя длина витков
Открытая поверхность охлаждения Qсерд
Открытая поверхность катушки Qобм

a=32 мм , b=34 мм , с=50 мм , h=100 мм ,

- длина средней магнитной линии

- средняя длина витка всех обмоток

G_ст=5,60 кг - масса магнитопровода;

Значения l_ср и l_ст выражаются черезразмеры сердечника с помощью формул, приведенных в табл. 9.

В формулах табл. 9 обозначено: а — ширина стержня, b— толщина пакета пластинчатого сердечника или ширина ленты ленточного сердечника, h и c — высота и ширина ок­на.

Для трехобмоточных трансформаторов активные и индук­тивные сопротивления вторичных обмоток растут по мере их удаления от первичной обмотки. Поэтому при расчете рекомендуется принимать значения или для обмотки, расположенной непосредственно на стержне или на первич­ной обмотке на 10÷20% меньше, а для наружной обмотки - на 10÷20% больше указанных для в таблица 2. Величина у меня соответствует % = 1; , % =1.

Таблица 1

Частота, Гц	Конструкция магнито-провода	Величина U	Расчетная мощность Sр, В•A
			5—15	15—50	50—150	150-300	300-1000
50	Броневая	% , %	20—13 25—18	13—6 18—10	6—4,5 10—8	4,5—3 8-6	3—1 6—2
	Стержне­вая	% , %	18—12 33—17	12—5,5 17—9	5,5—4 9—6	4—3 6—4	3-1 4-2
400	Броневая	% , %	10—8 10—8,5	8—4 8,5—5	4—1,5 5—2	1,5—1,0 2—1,2	1,0—0,5 1,2—0,5
	Стержне­вая	% , %	7—5 8-6,5	5—2 6,5—3	2—1 3—1,5	1—1 1,5—1	1—0,5 1—0,5

При оптимальном соотношении плотностей тока в обмот­ках (j₁>j₂), что рекомендуется выполнять при расчете при заданном падении напряжения, значения и можно принимать равными значению по табл. 10.

Поэтому при расчете трансформаторов при заданном па­дении напряжения следует принимать

(6)