- •Расчет маломощных трансформаторов
- •Оглавление
- •Список условных обозначений
- •Маломощные силовые трансформаторы
- •Общие сведения
- •Типы маломощных трансформаторов
- •Форма поперечного сечения стержня и катушек
- •Выбор материала для сердечника
- •Расчет маломощных однофазных и трехфазных трансформаторов
- •Определение токов трансформатора
- •Выбор индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмоток трансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника трансформатора
- •Определение числа витков обмоток трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Выбор изоляции проводов обмоток
- •Определение высоты и ширины окна сердечника трансформатора
- •Укладка обмоток на стержнях и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Вес меди обмоток трансформатора
- •Потери в меди обмоток трансформатора
- •Вес стали сердечника трансформатора
- •Потери в стали сердечника трансформатора
- •Определение тока холостого хода трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Активное падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора
- •Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Сводные данные расчета трансформатора
- •Пример расчета маломощного однофазного трехобмоточного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Маломощные силовые автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет маломощных однофазных автотрансформаторов
- •Расчетная мощность автотрансформатора
- •Определение токов автотрансформатора
- •Определение токов отдельных частей обмотки автотрансформатора
- •Выбор индукции в стержне сердечника автотрансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмотки автотрансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника автотрансформатора
- •Определение числа витков обмотки автотрансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмотки
- •Выбор изоляции проводов обмотки
- •Изменение напряжения автотрансформатора при нагрузке
- •Проверка автотрансформатора на нагревание
- •Пример расчета маломощного однофазного автотрансформатора с секционированной обмоткой Задание
- •Выбор типа и основных соотношений автотрансформатора
- •Импульсные автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет импульсных трансформаторов
- •Определение средней мощности и токов трансформатора
- •Типы импульсных трансформаторов
- •Выбор приращения индукции и толщины листов материала сердечника
- •Определение поперечного сечения стержня и средней длины магнитопровода сердечника трансформатора
- •Определение числа витков трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Укладка обмоток и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Средние длины витков обмоток трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Намагничивающий ток трансформатора
- •Параметры импульсного трансформатора и проверка искажения трансформируемого импульса
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Пример расчета импульсного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Список литературы
Укладка обмоток и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
Для получения возможно малой индуктивности рассеяния и уменьшения распределенной емкости между обмотками импульсного трансформатора, эти обмотки следует выполнять по возможности однослойными или малослойными. В маломощных трансформаторах этого типа при мощностях в импульсе до нескольких сотен киловатт обмотки удается обычно выполнять однослойными и реже двухслойными.
При однослойном выполнении первичной обмотки и размещении ее на двух стержнях сердечника трансформатора (Рис. 3 .23) длина, занимаемая ею по высоте стержня, будет:
[см],
где W1берется из пункта 3.2.5,d1и– из пункта 3.2.6.
Рис.3.23. Основные размеры импульсного трансформатора
При размещении обмоток на одном стержне
[см].
Высота окна сердечника трансформатора
[см],
где ε1– расстояние от обмоток до ярма (см), определяемое высшим напряжением обмоток (Табл. 13).
Табл. 13
Расстояние от обмотки до ярма в зависимости от напряжения
Высшее напряжение, кВт |
Расстояние от обмотки до ярма ε1, см |
до 0,5 |
0,1 – 0,2 |
0,5 – 2,0 |
0,2 – 0,6 |
3,0 – 6,0 |
0,8 – 1,2 |
свыше 6,0 до 12,0 |
1,4 – 1,8 |
Толщина первичной обмотки
[см].
Число витков вторичной обмотки в одном слое
[см],
где d1и– из пункта 3.2.6.
Число слоев вторичной обмотки при размещении ее на двух стержнях
;
при размещении ее на одном стержне
.
Здесь обычно уточняется диаметр провода d1итак, чтобы можно было получить один или два полных слоя вторичной обмотки на длинеl1.
Толщина вторичной обмотки
[см],
где W2берется из пункта 3.2.5.
При импульсном режиме работы трансформатора для уменьшения искажения прямоугольных импульсов напряжения необходимо, чтобы трансформатор обладал возможно малыми паразитными параметрами обмоток – индуктивностью рассеяния их Lsи распределенной емкостьюСр. В этом случае волновое сопротивление обмоток импульсного трансформатора будет равно
[Ом],
где индуктивность рассеяния первичной и вторичной обмоток, приведенная к первичной по рассчитывается известной формуле
[Гн],
и распределенная емкость между обмотками при однослойном или двухслойном исполнении их по формуле плоского конденсатора:
[Ф];
при этом:
δ12– толщина изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформатора, см;
lw– средняя длина витка обмоток, см;
ls– общая длина витка обмоток по высоте стержней сердечника, см; при расположении обмоток на одном стержнеls ≈ l1,на двух –ls ≈ 2l1.
ε = 3 ÷ 4 – диэлектрическая проницаемость изоляции.
Максимальный коэффициент передачи энергии импульса при заданных значениях длительности импульса и сопротивления нагрузки Rнтеоретически будет при условии равенства волнового сопротивления трансформатора и приведенного сопротивления нагрузки:
.
Тогда пренебрегая толщинами обмоток δ1и δ1, получим приближенно следующее значение толщины изоляции между обмотками импульсного трансформатора:
[см],
где – активное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке:
.
Однако по условиям электрической прочности изоляции между обмотками на практике нередко приходится отступать от полученого значения δ12в сторону увеличения.
Ширина окна сердечника трансформатора при размещении обмоток на двух стержнях (см. Рис. 3 .23) будет равно:
[см],
где см – толщина изоляции между обмоткой и стержнем (см), выполняемой обычно из электрона;
ε2– расстояние между нагружными поверхностями обмоток (см), определяемое по Табл. 14
Табл. 14
Расстояние между обмотками соседних стержней в зависимости от напряжения
Высшее напряжение, кВт |
Расстояние между обмотками соседних стержней ε2, см |
до 0,5 |
0,1 – 0,2 |
0,5 – 2,0 |
0,2 – 0,4 |
3,0 – 6,0 |
0,6 – 0,8 |
свыше 6,0 до 12,0 |
1,0 – 1,4 |
Отношение высоты окна сердечника к ширине его обычно составляет
.
Длина ярма:
[см],
Общая длина магнитопровода сердечника трансформатора изначально будет равна:
[см],
где acберется из пункта 3.2.4.
H– высота окна сердечника, см.
Окончательное значение отношения поперечного сечения стержня Scк длине магнитопроводаlбудет:
,
где Scберется из пункта «Выбор индукции в стержне сердечника автотрансформатора» п. 3.2.4.