Методы / Проектирование маломощных трансформаторов

Рис.2. Конструкция броневого ленточного трансформатора

11

Рис.3. Конструкция броневого пластинчатого трансформатора

12

7.Режим работы – продолжительный.

8.Максимальная температура окружающей среды - tB 40 0С.

9.Охлаждение трансформатора - воздушное.

Дополнительное требование: расчет произвести на минимум массы.

5.1. Выбор стали сердечника и определение токов в обмоток трансформаторов.

Марка стали сердечника и толщина его листов берутся согласно п.3 в зависимости от заданного критерия оптимальности (минимум массы или минимум стоимости).

В рассматриваемом примере с расчетным условием - минимум массы, выбирается броневой ленточный магнитопровод из холоднокатаной стали марки 3412 с толщиной ленты 0,35 мм.

где I1a и I1 p - активная и реактивная составляющие тока I1 первичной обмотки, определяемые по формулам

I1a S2 cos 2 S3 cos 3 ;

ηU1

I1 p I S2 sin 2 S3 sin 3 .

ηU1

Напряжение U1 , мощности S2 , S3 и cos 2 , cos 3 вторичных обмоток даны в задании на проектирование. Величина КПД ( η ) определяется

ориентировочно по рис. 4 в зависимости от суммарной полной мощности обмоток S , ВА.

S S2 S3 .

Значение КПД ( ) подставляется в уравнение в условных едини-

цах.

Суммарная полная мощность, ВА

S S2 S3 225 50 275 ВА По графику рис. 4 находится 0,9 .

13

100 200 300 400 500

Рис.4. Зависимость КПД ( η ) от суммарной полной мощности обмоток S .

Активная составляющая тока первичной обмотки, А

где I - предварительная величина намагничивающего тока, принимаемая при броневых ленточных магнитопроводах равной (0,1 0,3) I1a , при пластинчатых магнитопроводах (0,3 0,5) I1a .

cos1 I1a 1,22 0,81. I1 1,51

Токи вторичных обмоток, А

5.2. Предварительное значение площади поперечного сечения стержня магнитопровода.

Предварительное значение магнитной индукции Bc (знаком ин-

декс принято обозначать предварительные значения которые уточняются последующим расчетом) в стержне магнитопровода принимается согласно выбранной марки стали и суммарной полной мощности S вторичных

обмоток, ВА по таблице 5.1

Таблица 5.1.

Значение магнитной индукции Bc .

Предварительное значение плотности тока в обмотках принимается согласно принятого типа магнитопровода в зависимости от суммарной полной мощности вторичных обмоток S , ВА по таблице 5.2.

Таблица 5.2.

15

Значения плотности тока в обмотках.

где С=0,7 - постоянный коэффициент магнитопроводов броневого типа; полная потребляемая мощность трансформатора

S1 U1 I1 220 1,51 332 ВА;

отношение массы стали магнитопровода к массе меди обмоток, принимается при расчете на минимум массы в пределах (2 3), при расчете на минимум стоимости в пределах (4 6). В данном примере расчета на минимум массы принято: 2,5.

Полное поперечное сечение стержня магнитопровода с учетом междулистовой изоляции

Коэффициент заполнения магнитопровода выбирается по таблице 5.3 в зависимости от выбранной конструкции магнитопровода. При броневом ленточном магнитопроводе К3 0,93 .

16

первичной

где падения напряжения в обмотках, выбираются из табл. 5.4 с учетом конструкции магнитопровода и суммарной полной мощности вторичных обмоток ΣS .

Предварительное значение числа витков обмоток:

первичной

вторичных

18

Число витков вторичной обмотки, имеющей наименьшее значение округляется до ближайшего целого, после корректируется число витков первичной обмотки и другой вторичной обмотки в отношении

w2 (целое) . w'2 (дробное)

Значение индукции в стержне с учетом пересчета витков, Тл,

Bc B'c w'2 . w2

Число вольт на один виток любой обмотки, В/виток,

eв E1, 2,3 213 424 38 0,514 В/виток. w1, 2,3 414 826 74

5.4. Определение геометрических размеров обмотки. Определение площади окна магнитопровода.

Расчет обмотки может выполнятся исходя их различных критериев оптимальности. Так при требовании минимальной стоимости, следует использовать медный провод марки ПЭЛ. При требовании минимума массы следует выбирать медный провод марки ПЭВ-1. Номинальные размеры обмоточных проводов круглого сечения приведены в Приложении табл.1. Выбор сечения провода определяется токовой нагрузкой, т.е. допустимой плотностью тока, зависящей от места расположения обмотки по отношению к стержню и суммарной полной мощностью вторичных обмоток и условиями охлаждения. Необходимо иметь в виду, что в табл. 5.2 приведены средние значения плотности тока ' для всей катушки в целом.

Выбирая плотность тока в обмотке, расположенной непосредственно на стержне, следует уменьшить среднее значение плотности тока ' на 15 - 20%, а в обмотках, расположенных на наружной поверхности катушек следует увеличить плотность тока на 10-15 %.

В рассматриваемом примере расчета при расположении обмоток на стержне в следующем порядке w2 w1 w3 , принимаются следующие зна-

чения плотности тока:

19

По Приложению табл.1 находятся ближайшие к рассчитанным стандартные провода и выписываются их размеры: диаметр голого провода - d , диаметр изолированного провода - dи , сечение голого провода q .

Эти размеры будут использоваться в дальнейших расчетах.

Если расчетное сечение провода более 5 мм2, то данную обмотку следует наматывать в два параллельных провода.

Стандартные сечения голых проводников, мм2,

Уточненные плотности тока в обмотках из стандартного провода,

А/мм2,

Определение площади окна магнитопровода.

По табл. 5.5. выбирается в зависимости от суммарной полной мощности вторичных обмоток S коэффициент заполнения окна сердечника

Кок . Он показывает, какую часть площади окна занимает непосредственно

обмоточный провод. Остальная часть площади окна предназначена для изоляции обмоток, прокладок, воздушного зазора между катушкой и ярмом.

20