Вступ

Трансформатор представляє собою статичний електромагнітний перетворювач з двома або більше обмотками, призначений (найбільш часто) для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. Перетворення енергії відбувається змінним магнітним полем. Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, для розділення енергії між приймачами, а також в різних випрямляючих, підсилювальних, сигнальних та інших пристроях.

Конструктивно трансформатор складається з магнітопроводу і котушок з обмотками. Сердечники магнітопроводу виготовляються пластинчастими, стрічковими чи пресованими. В залежності від виконання вони поділяються на три основні типи.

1. Стержневі.

Трансформатори, виконані на стержневих магнітопроводах мають відносно високий ступінь симетрії обмоток, меншу витрату міді в порівнянні з іншими, гарні умови охолодження, але одночасно і свої недоліки: висока можливість ушкодження обмоток та малий коефіцієнт заповнення вікна сердечника міддю.

2. Броньові.

Такий тип сердечників використовують в трансформаторах малої потужності, де не потрібний високий ступінь симетрії обмоток. Основними перевагами таких трансформаторів є простота конструкції, частковий захист обмоток від механічних впливів та простота виготовлення. До недоліків відносять велику витрату проводу, значну індуктивність розсіювання і власну ємність, велику чутливість до зовнішніх впливів.

3. Тороїдальні.

До магнітопроводів тороїдальної конструкції відносяться кільцеві стрічкові магнітопроводи. Перевагами трансформаторів з тороїдальними магнітопроводами являється найкраще використання матеріалу, найбільша

стійкість до зовнішніх електромагнітних впливів, практично повна відсутність зовнішнього поля розсіювання за умови досить великого числа секцій, що чергуються, чи рівномірного розподілу обмоток по всьому колу магнітопровода. Недоліком є складність технології намотування, висока вартість виготовлення, істотне зниження магнітної проникності при наявності поля, що підмагнічує.

При проектуванні малогабаритних трансформаторів велике значення мають правильний вибір розміру магнітопроводу, марки матеріалу, струму обмоток і способів намотування.

Дана курсова робота направлена на вивчення методів оптимального проектування однофазних трансформаторів. Під час виконання даної роботи ми повинні розрахувати основні конструктивні параметри трансформатора для заданих умов.

1. Вихідні дані

Таблиця 1

№	, ВА	, В	, В	,%	,%	, Гц		Розрахункова умова
113	650	110	300	2	2	50	0,8	Мінімум кошту

2. Розрахунок трансформатора.

1. Розрахунок стержневого стрічкового трансформатора

з повітряним охолодженням

Для початку нам потрібно вибрати магнітопровід і марку електротехнічної сталі, перелік яких поданий в методичних вказівках №1011.

Таблиця 2

Марка сталі	Товщина, мм	Питомі втрати, Вт/кг, не менше	Магнітна індукція В, Тл, при напруженості магнітного поля , А/м, не меньше
			2500
3414	0.5	2.2	1.88

Задамо середні значення для величин:

- ККД

- коефіцієнт заповнення магнітопроводу

- коефіцієнт заповнення вікна

- товщина стінки каркаса

- щільність струму

- коефіцієнт магнітної індукції

Знайдемо співвідношення використовуючи формулу:

(1)

(2)

По співвідношенню вибираємо магнітопровід стрічкового типу ПЛР28Х50. Його конструктивні розміри приведені в таблиці 3.

Таблиця 3

Тип магніто- проводу	а, мм	b, мм	с, мм	А,мм	Н,мм	h,мм	hі,мм
ПЛР28Х50	28	50	32	88	176	120	28

(3)

Знаходимо струми в первинній і вторинній обмотках:

(4)

- струм у первинній обмотці

(5)

- струм у вторинній обмотці

Знайдемо активну потужність трансформатора:

(6)

Визначимо ЕРС в первинній та вторинній обмотках:

(7)

(8)

Визначаємо ЕРС одного витка по формулі:

(9)

(10)

(11)

Визначаємо кількість витків в первинній і вторинній обмотках:

(12)

(13)

Визначаємо площу поперечного перерізу та діаметри проводів первинної та вторинної обмоток:

(14)

(15)

Розрахункові діаметри проводів на первинній та вторинній обмотках:

(16)

(17)

Приведемо отримані значення величин діаметрів проводів до їх номінальних значень і визначимо для кожної обмотки трансформатора відповідну марку провода, а також його діаметр і масу 1 м довжини:

Таблиця 4

Обмотка	Номінальний діаметр провода по міді, мм	Маса одного метра мідного провода, г	Марка провода	Найбільший зовнішній діаметр провода, мм
1		18,3	ПЭЛ
2		8,76	ПЭЛ

Згідно діаметрів і, вибираємо бумагу для міжшарової та міжобмоточної ізоляції котушок:

Для вибираємо кабельний папір К-12

Для вибираємо кабельний папір К-12

Знаходимо реальну щільність струму в первинній та вторинній обмотках:

(18)

(19)

Розраховуємо кількість витків одного шару в первинній та вторинній обмотках:

(20)

(21)

Розраховуємо кількість шарів в первинній та вторинній обмотках:

(22)

(23)

Товщина первинної та вторинної обмоток:

(24)

(25)

Знайдемо проміжок між котушками:

(26)

Визначаємо середню лінію витка первинної та вторинної обмоток:

(27)

(28)

Визначаємо масу міді на обмотках трансформатора:

(29)

(30)

Сумарна маса дроту:

(31)

Визначаємо втрати потужності в первинній та вторинній обмотках:

(32)

(33)

Сумарна втрата потужності становить:

(34)

Знайдемо втрати потужності в сталі якщо марка сталі 3414, товщина становить 0.5 мм, ,

Відношення втрат у міді до втрат у сталі при номінальному навантаженні на частоті 50 Гц повинно лежати в межах:

Відношення маси сталі до міді при розрахунку на мінімум вартості повинно лежати в межах:

Визначимо ККД трансформатора:

(35)

Знайдемо опір проводів первинної та вторинної обмоток:

(36)

(37)

,

де .

Дві проекції трансформатора з повздовжнім і поперечним розрізами, на яких вказані основні розміри сердечника обмоток, міжобмоточної ізоляції та каркаса котушок , приведені в додатку А та Б.