Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЭМС / Методичка_РГР расчет трансформатора.pdf
Скачиваний:
69
Добавлен:
27.02.2016
Размер:
1.52 Mб
Скачать

3УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

3.1Особенности расчета маломощных трансформаторов

Маломощными считаются трансформаторы номинальная мощ­ ность которых не превышает 1000 В·А. Номинальное напряжение их об­ моток обычно не превышает 1000 В, т.е. эти трансформаторы относятся к низковольтным.

В маломощных трансформаторах, в отличие от трансформаторов большой и средней мощностей, получение максимального коэффициента полезного действия не является, как правило, обязательным требованием, однако при проектировании следует стремиться к получению максималь­ но возможного значения этого параметра.

При проектировании, во многих случаях приходится учитывать специальные требования, такие как требование минимальной стоимости – для трансформаторов общего, массового применения, или минимальной массы – для трансформаторов специального применения, например, при­ меняемых в переносных приборах. Для каждого конкретного случая су­ ществует так называемая оптимальная геометрия, т.е. наилучшее соотно­ шение между основными размерами трансформатора, причем для выпол­ нения различных требований оптимальная геометрия получается различ­ ной. Анализ показывает, что невозможно создание единой оптимальной геометрии для удовлетворения различных требований при различных условиях.

Расчет трансформатора представляет собой математически неопределенную задачу со многими решениями, так как число определяе­ мых неизвестных больше числа уравнений, связывающих их. Вследствие этого на начальном этапе проектирования приходится задаваться опреде­ ленными значениями некоторых электромагнитных и конструктивных ве­ личин, базируясь на рекомендациях, полученных в процессе проектирова­ ния трансформаторов подобного класса. Кроме того, часто единственным вариантом является использование приближенных, оценочных, вычисле­ ний по эмпирическим зависимостям.

12

На последующих этапах расчета следует выполнять проверки с целью уточнения соответствия значений параметров, принятых в начале проектирования, значениям этих же параметров, полученных в процессе проектирования. Если итоговое значение параметра отличается от перво­ начально принятого более чем на 10 %, то необходимо провести повтор­ ный расчет, приняв новое, уточненное значение этого параметра.

3.2Определение токов трансформатора

Токи вторичных обмоток I2, I3 определяются достаточно легко:

I2 =

S2

;

I3 =

S3

,

(1)

 

 

 

U2

 

U3

 

где

S2, S3 – полные мощности вторичных обмоток, ВА;

U2, U3 – номинальные напряжения на вторичных обмотках, В.

Ток первичной обмотки трансформатора определяется в первом приближении по формуле:

I1

=

 

P × 100

 

,

(2)

m1

× U1ф × η % ×

 

 

 

cosϕ 1

 

где

P = å3 Si × cosϕ i , – сумма активных мощностей вторичных обмоток, Вт;

i= 2

m1 – количество фаз питающего напряжения; U– питающее (фазное) напряжение, В;

η% – коэффициент полезного действия трансформатора, %;

cos φ1 – коэффициент мощности трансформатора со стороны первичной обмотки.

Поскольку трансформатор еще не рассчитан и η% неизвестен, то на этой стадии расчета необходимо задать величину η%. По кривой η%=f(P), приведенной на рисунке 3, можно определить величину η% в первом при­ ближении.

Величина cos φ1, также неизвестная на этой стадии расчета, опре­ деляется в первом приближении по формуле:

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosϕ 1

=

 

 

 

I1а

 

 

 

,

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I12а +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I12р

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

S

× cosϕ

i

 

 

 

3

 

S

i

× sinϕ

i

 

 

I1a » å

 

 

i

 

,

I1 р » Iμ + å

 

 

 

 

 

 

– соответственно активная и

 

 

U

1ф

 

 

 

 

U

1ф

 

 

i= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i= 2

 

 

 

 

 

 

 

реактивная составляющие тока первичной обмотки, А.

 

 

∆U%, η%, Iμ%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величиной тока Iμ также

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η%

=f(P)

 

 

 

 

 

 

 

 

следует задаться на этом этапе

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчета. Для этого

следует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воспользоваться кривой Iμ=f(P),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приведенной на рисунке 3. Ве­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

личина Iμ%=(Iμ/ I1a)·100%.

 

 

 

 

 

 

 

Iμ%=f(P)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует отметить, что эта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависимость соответствует ак­

 

 

 

 

 

 

 

 

∆U%=f(P)

 

 

 

 

 

 

 

 

тивно-индуктивному

характеру

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P, Вт

 

 

 

 

нагрузки при частоте питающей

0

 

 

 

 

200

 

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сети 50 Гц. В случае чисто актив­

Рисунок 3 – ориентировочные значе­

 

 

ной нагрузки величина Iμ может

ния ∆U%,

η%, Iμ%

в

зависимости

от

 

 

быть принята выше примерно в

мощности нагрузки трансформатора

1,3÷1,5 раза. Для трансформато­

 

ров работающих на повышенных частотах (400 и более Гц) величина Iμ должна приниматься в 1,5÷2 раза меньше, чем для частоты 50 Гц.

3.3Выбор индукции в сердечнике трансформатора

Величина индукции определяет значение тока намагничивания – чем выше принятое значение Вc, тем больше величина тока намагничива­ ния Iμ (рисунок 1). Поэтому допустимая величина индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора определяется выбранным значением Iμ%, маркой материала, числом стыков в сердечнике, а также мощностью трансформатора и частотой питающего напряжения.

Выбор рациональной величины индукции обусловлен рядом фак­ торов: так увеличение индукции уменьшает размеры трансформатора, но

14

приводит к увеличению потерь в стали, т.е. к увеличению нагрева и сни­ жению к.п.д.

При увеличении индукции увеличивается намагничивающий ток Iμ; с увеличением последнего при заданной мощности возрастает и номи­ нальный первичный ток, что требует, во избежание повышенного нагрева, увеличение сечения меди обмотки, при этом увеличиваются размеры трансформатора и его стоимость.

Таким образом, чрезмерное увеличение индукции в маломощных трансформаторах может привести не к уменьшению, а к увеличению раз­ меров трансформатора, и рациональный выбор величины индукции дол­ жен быть сделан с учетом действия всех противоречивых факторов.

Индукция в сердечнике трансформатора с ленточным разъемным магнитопроводом из горячекатаной электротехнической стали может быть принята в пределах 1,1÷1,3 Тл при частоте питающего напряжения 50 Гц. При применении холоднокатанной стали, индукция в стержне мо­ жет быть принята в пределах 1,7÷1,8 Тл.

В силовых трансформаторах повышенной частоты (400 Гц и выше) величина индукции в сердечнике определяется величиной потерь и его нагревом. В этом случае индукция выбирается приблизительно в 2 раза ниже, чем для частоты 50 Гц.

3.4Выбор плотности тока в проводах обмоток трансформатора

От выбранной величины плотности тока в проводах обмоток зави­ сит величина потерь мощности, коэффициент полезного действия, масса и стоимость трансформатора.

При увеличении плотности тока масса меди и стоимость транс­ форматора уменьшаются, но возрастают потери в меди, следствием чего является увеличение нагрева обмоток и уменьшение к.п.д.

Кроме того, при увеличении плотности тока увеличивается паде­ ние напряжения в трансформаторе, т.е. напряжение на зажимах вторич­ ных обмоток будет в большей мере зависеть от величины нагрузки и тем­ пературы обмоток.

При уменьшении плотности тока потери в меди, нагрев трансфор­ матора уменьшаются, но масса меди и стоимость увеличиваются.

15

Соседние файлы в папке ЭМС