Введение

В современных устройствах автоматики, телемеханики и связи в различных цепях электропитания элементов схем сигнализации, управления, обмоток реле, радиотехнической аппаратуры для преобразования параметров электрической энергии используются трансформаторы малой мощности ТММ.

Расчет ТММ имеет ряд особенностей в отличии от расчета обычных силовых трансформаторов общего назначения. Так в ряде случаев к ним предъявляют жёсткие требования по массогабаритным показателям, экономической и энергетической эффективности, по тепловому воздействию на соседствующее с ним оборудование и собственной тепловой устойчивости.

В связи с тем, что расчет ТММ выполняется после самостоятельного изучения студентами теоретического раздела "Трансформаторы" [1,2], в данном учебном пособии теоретические сведения соответствующего раздела курса "Электрические машины" не приводятся.

1. Задание на расчет трансформаторов малой мощности

Предлагается произвести расчет однофазного трехобмоточного ТММ, основных размеров его магнитопровода и обмоток, вычисление потерь в них, коэффициента полезного действия и перегрева относительно окружающей среды.

Существенной особенностью данного учебного расчета ТММ по сравнению с расчетом трансформаторов большой и средней мощности является применение упрощенных формул и ограничение числа определяемых величин. Допущения, используемые при расчете, оговариваются в соответствующих разделах предлагаемой методики расчета.

Исходные данные для расчета

1. Номинальное напряжение первичной обмотки: U₁=220В.

2. Частота питающего напряжения: f₁=50Гц.

3. Магнитопровод трансформатора броневого типа.

4. Класс изоляции А (Нагревостойкость 105°С).

5. Температура воздуха: t_в=40°С.

6. Тип трансформатора – ТА.

7. Номинальные мощности вторичных обмоток: S₂=75 ВА; S₃=25 ВА.

8. Напряжение вторичных обмоток при нагрузке: U₂=180 В; U₃=95 B.

9. Коэффициент мощности нагрузок: cosφ₂=0,8; cosφ₃=0,9.

10. Критерий оптимизации: минимум стоимости.

2. Особенности трансформаторов малой мощности с воздушным охлаждением

Малые габариты и относительно благоприятные условия охлаждения ТММ позволяют обходиться без вентиляционных каналов в сердечнике и обмотках.

В связи с небольшими напряжениями обмоток (обычно менее 1000 В) толщина изоляции между обмотками делается малой. Это обуславливает небольшие потоки реверсирования. Поэтому в ТММ с воздушным охлаждением для частоты сети 50 Гц реактивная составляющая напряжения короткого замыкания в несколько раз меньше активной составляющей и в данном расчете ей пренебрегаем.

Маломощные трансформаторы обычно применяются для питания автономной нагрузки и поэтому на параллельную работу не включаются. Поэтому напряжение короткого замыкания в данном случае не является одной из исходных величин для расчета (как это имеет место в мощных трансформаторах), а определяется в конце расчета для уточнения величины напряжения на вторичных обмотках при нагрузке.

Ток холостого хода ТММ велик и достигает 40-50%от номинального значения тока первичной обмотки при номинальной нагрузке вторичных обмоток.

Это объясняется значительным влиянием повышенного сопротивления стыков пластин магнитопровода при относительно малом пути магнитного потока по стали (по сравнению с мощными трансформаторами).