1 Розрахунок та вибір магнітопроводу

Визначити габаритну потужність трансформатора S_г, ВА

S_г = (U₂ I₂ + U₃ I₃ + ....+ U_n I_n), (1)

де U – напруга обмотки, В;

I – струм обмотки, А;

n – кількість обмоток.

Округлити отриману величину S_г до більшого цілого числа, кратного десяти, і прийняти рівною ближчій більшій з номінального ряду величин потужності.

Вибрати додаткові данні, величини яких залежать від величини габаритної потужності за графіками В = f (S), J = f (S), К_вк = f (S) з рисунка А.1:

• магнітну індукцію у магнітопроводі В, Тл;

• середню густину струму у обмотках J, А/мм;

• коефіцієнт заповнення вікна К_вк.

Попередньо вибрати:

• конструкцію магнітопроводу броньового або стрижневого (рис. 1);

• марку та товщину електротехнічної сталі;

• коефіцієнт заповнення магнітопроводу сталлю в залежності від товщини матеріалу К_ст за графіком К_ст = f (∆_ст) з рисунка А.2.

а) б)

Рисунок 1 – Броньовий (а) та стрижневий (б) магнітопроводи

Визначити величину індукції неробочого ходу В₀, Тл (яка більше номінальної величини індукції В на 5%)

B₀ = 1,05_*B (2)

Вирахувати визначальний параметр магнітопроводу, здобуток площі сталі на площу вікна S_ст *S_вік, _М⁴

S_ст S_вік = S_г/(2,22_*f_*В_0*J_*К_ст*К_вк*10⁶), (3)

де f – частота мережі живлення, Гц (приймається 50 Гц).

Вибрати з таблиці А.2 або А.3 та записати такий типорозмір магнітопроводу, у якого величина S_ст *S_вік не менше попередньо визначеної.

Виписати параметри магнітопроводу:

• ширину середнього стержня броньового або стрижня стрижньового магнітопроводу а, мм;

• ширину вікна с, мм;

• висоту вікна h, мм;

• ширину магнітопроводу С, мм;

• висоту магнітопроводу H, мм;

• товщину магнітопроводу b, мм;

• активну плющу перетину магнітопроводу S_ст, м²;

• середню довжину магнітної силової лінії l_ст, м;

• масу сталі магнітопроводу М_ст, кг.

Розміри магнітопроводу потрібні для використання у подальших розрахунках та кресленнях трансформатора.

2 Розрахунок струму неробочого ходу

Вибрати додаткові дані, величини яких залежить від величини габаритної потужності за графіками ή = f (S), сos φ = f (S) з рисунка А.3:

• коефіцієнт корисної дії ή;

• коефіцієнт потужності сos φ.

Визначити номінальну величину первинного струму I₁, А

І₁ = S_г /(U_1*_*сos ), (4)

де U₁ – номінальна величина напруги мережі, В.

Визначити кількість витків первинної обмотки W₁¹ (при неробочому ході)

W₁¹ = 1,05 U₁/(4,44_*f В_0*S_ст) (5)

Визначити додаткові дані вибраної марки електротехнічної сталі при величині індукції неробочого ходу В₀ за графіками р = f (В), В = f (Н) з рисунків А.4 та А.5:

• питому величину активної потужності втрат у сталі р, Вт/кг;

• напруженість магнітного поля неробочого ходу у сталі Н₀, А/м.

Вибрати орієнтовну величину повітряного зазору технологічного стику витих магнітопроводів ∆_екв у межах від 2 до 10 мкм.

Визначити потужність втрат у сталі магнітопроводу Р_ст, Вт

P_ст = р_*М_ст (6)

Визначити активну складову струму неробочого ходу I_оа, А

І_0а = Р_ст/U₁ (7)

Визначити реактивну складову струму неробочого ходу I_ор, А

I_0р = (Н_0*l_ст + 0,8 В_0*_екв 10^-6)/( _*W₁¹), (8)

де ∆_екв – еквівалентна величина повітряного зазору, мкм.

Визначити повну величину струму неробочого ходу I_о, А

I₀ = (9)

Визначити відносну величину струму неробочого ходу і₀, відсотки

і₀ = 100_*І₀/І₁ (10)

Знайдена величина і₀ характеризує рівень втрат та потужності намагнічування. Якщо вона перевищує 30%, то слід виконати такі рекомендації:

– зменшити величину магнітної індукції;

– вибрати іншу марку або товщину електротехнічної сталі з меншими питомими втратами потужності.

Величина потужності активних втрат потрібна для визначення температури трансформатора та уточнення величини коефіцієнтів потужності та корисної дії.