5.5 Определение размеров магнитопровода

Рис.5. Основные размеры броневого пластинчатого магнитопровода.

а - ширина стержня;

b - ширина стержня;

c - ширина стержня;

h - ширина стержня;

a_я - ширина стержня;

l_C - ширина стержня;

Нормализованные ряды некоторых типов магнитопроводов приведены в приложении (табл. 2-3). Форма окна сердечника ТММ оказывает значительное влияние на величину намагничивающего тока, расход стали и меди. Излишняя высота окна сердечника повышает намагничивающий ток, увеличивает расход стали и соответственно массу трансформатора.

Размеры выбранного сердечника как пластинчатого, так и ленточного магнитопровода должны удовлетворять следующим требованиям:

а) площадь поперечного сечения стержня, см²,

.

При этом идеальный вариант b=a, допустимо отклонение b до b= (1…2,5) a.

Сечение стержня квадратной формы a=b обеспечивает минимальный расход меди обмоток, снижение потерь в обмотках и общей стоимости трансформатора;

б) площадь окна должна быть достаточной для размещения обмоток, т.е. , где h-высота окна, с-ширина окна (размеры a, b, c, h по рис.5).

Максимальное значение a может быть при выборе стержня квадратного сечения, когда a и b равны.

Если предварительно принять условие b’=a’, тогда . Из этого условия следует, что .

Определив ориентировочное значение а, как равное , производят выбор магнитопровода из нормализованного ряда (приложения 4,5) с учетом достаточности размеров окна из условия , но не более .

В ленточных сердечниках значения a, b и c, должны быть нормализованными, а нормализованную высоту окна h допускается уменьшать до .

_{Исходными данными для выбора сердечника являются выбранный ранее броневой} пластинчатый тип магнитопровода и рассчитанные предварительные значения и . Возможно максимальное значение

.

Из приложения 2 выбираем максимальное нормализованное значение и имеет место при . Площадь окна , соответствующая нормализованным размерами и мм, будет равна , что значительно превышает .

Корректировка высоты окна, допустимая для пластинчатых магнитопроводов, проводится из условия

- коэффициент учитывающие возможную неполноту заполнения слоев обмотки.

Выбранный сердечник из нормализованного ряда имеет площадь сечения стержня , превышающую требуемую расчетную .

В этом случае при условии сохранения принятой плотности магнитного потока и соответственно значений необходимо произвести корректировку витков обмоток .

Откорректированные значения чисел витков обмотки.

Откорректированная площадь окна:

Площадь окна с учетом возможной неполноты заполнения слоев обмотки

Высота окна

5.6 Укладка обмоток на стержне магнитопровода

Конструктивный расчет обмоток заключается в выборе основания для намотки (в данном проекте рекомендуется каркас рис.6), расчете высоты обмотки, числа витков в слое и числа слоев каждой обмотки, а также типа изоляции. Для обеспечения надежной работы обмоток необходимо выбирать изоляционные расстояния так, чтобы во время работы в нормальных условиях и при испытании повышенным напряжением, катушка трансформатора не повреждалась.

При намотке на каркасе осевую длину обмотки находят по формуле

,

где - толщина каркаса, обычно равная , определяется требованиями его механической прочности. Принимаем .

Далее находим число витков в одном слое каждой обмотки:

где – коэффициент укладки провода для соответствующей обмотки определяем оп таблице 5.6.

Таблица 5.6.

Коэффициент укладка провода

	0,07-0,12	0,13-0,19	0,2-0,3	0,31-0,8	0,96-1,0	Более 1,0
	1,15	1,14	1,13	1,12	1,11	1,1

Рис. 6. Эскиз окна трансформатора с каркасом и обмотками.

Зная число витков в одном слое, находим число слоев каждой из обмоток:

Для определения радиальных размеров обмоток необходимо выбрать междуслоевую изоляцию. Толщина этой изоляции зависит от величины напряжения между двумя слоями, которое определяется для каждой обмотки из выражений.

Выбрав междуслоевую изоляцию, находим радиальные размеры обмоток:

Для определения толщины междуобмоточной и корпусной изоляции необходимо знать величину испытательного напряжения. Испытательным напряжением называется напряжение между соседними обмотками или между обмоткой и магнитопроводом трансформатора, которое должна выдерживать изоляция обмоток без повреждения в течении 1 мин.

Его величина зависит от величины рабочего напряжения и требуемого запаса электрической прочности изоляции и может быть определена при рабочем напряжении обмотки до 250 В - по данным таблицы 5.7.

Таблица 5.7.

Значение испытательного напряжения

Рабочее напряжение обмоток, В	Испытательное напряжения, В
До 24	250
24-100	500
100-250	1000

, ,

Зная величину испытательного напряжения по таблице 5.8. находят тип и число слоев междуобмоточной и корпусной изоляции. Как видно из таблицы, в качестве изоляции рекомендуется кабельная бумага (для температуры нагрева не более 130 ). Она имеет хорошие электрические и механические характеристики, легко поддается пропитке, имеет малую толщину. Толщина междуобмоточной изоляции определяется по наибольшему испытательному напряжению двух соседних обмоток и зависит от диаметра изолированного провода обмотки, на которую она укладывается.

Таблица 5.8.

Междуобмоточная и корпусная изоляция.

Число слоев изоляции
Назначение изоляции	Междуобмоточная и корпусная
Вид изоляции	Бумага с пропиткой лаком №447 и № 321-Т
Толщина изоляции, мм	<0,4	0,08	0,12	>1,5
Диаметр провода, мм	0,05	0,08	0,12	0,17
	КТН	К-08	К-12	К-17
250	1	1	1	1
500	1	1	1	1
700	1	1	1	1
1000	2	2	2	2
1400	3	3	3	3
1700	3	3	3	3

Выбрав междуобмоточную и корпусную изоляции определяем необходимую ширину окна магнитопровода для размещения катушки:

где - коэффициент выпучивания, учитывающий разбухание катушки при намотке и пропитке;

мм - расстояние от катушки до ярма магнитопровода;

- толщина изоляции при намотке на каркас.

Катушка размещается в окне магнитопровода, если .

. Катушка размещается в окне выбранного сердечника магнитопровода.