- •1. Применение трансформатора в вагоне поезда
- •2. Выбор стали для магнитопровода и определение токов в обмотках трансформатора
- •2.1 Выбор конструкции магнитопровода
- •2.2 Предварительное значение индукции
- •2.3 Предварительное значение плотности тока в обмотках мт
- •2.4 Предварительное значение площади поперечного сечения сердечника магнитопровода
- •2.5 Определение числа витков обмоток трансформатора
- •2.6 Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •2.7 Площадь окна магнитопровода трансформатора
- •2.8 Выбор магнитопровода трансформатора
- •2.9 Укладка обмоток на стержне и проверка размеров окна
- •2.10 Масса меди обмоток трансформатора
- •2.11 Потери в меди обмоток мт
- •2.12 Масса стали сердечника трансформатора
- •2.13 Потери в стали сердечника трансформатора
- •2.14 Определение тока холостого хода мт
- •2.15 Проверка результатов расчета мт по коэффициенту a, b и току Im
- •2.16 Коэффициент полезного действия мт
- •2.17 Активные падения напряжения и сопротивления обмоток мт
- •2.18 Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •2.19 Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания. Изменение напряжения при нагрузке
- •2.20 Проверка трансформатора на нагревание
- •2.21 Сводные данные расчета мт
Размещено на http://www.allbest.ru/
Задание и исходные данные
1) Номинальные мощности вторичных обмоток:
S2=75 ВА
S3=20 ВА.
2) Номинальное напряжение первичной обмотки:
U1=127 В.
3) Напряжения вторичных обмоток при нагрузке:
U2=200
U3=10 В.
4) Частота питающего напряжения:
f=50 Гц.
5) Коэффициенты мощности нагрузок:
cosj2=0,9
cosj3=1,0
6) Класс изоляции – А (нагревостойкость 105 °С).
7) Режим работы – продолжительный.
8) Максимальная температура окружающей среды:
q0=35 ºС.
9) Дополнительные требования: минимум стоимости.
По указанным данным требуется:
– рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением;
– выполнить чертеж рассчитанного трансформатора.
Расчетно-пояснительная записка должна отражать подробный ход расчета, обоснование выбранных значений, эскизы, сводные данные расчета трансформатора. Пояснительную записку выполняют на листах формата А4 (210x297).
Графическая часть проекта должна содержать проекции трансформатора с указанием габаритных размеров и проекции деталей трансформатора. На проекциях трансформатора – вид спереди и вид сверху – представить четвертные разрезы. Чертеж рассчитанного трансформатора выполняют на одном листе формата А1 (594x841).
Введение
В современных системах автоматики, телемеханики и связи широко используют маломощные трансформаторы (МТ). Маломощные трансформаторы, как правило, выполняют многообмоточными (3÷4 обмотки). Они работают при частотах 50, 200, 400, 500 Гц и выше. Относительно благоприятные условия охлаждения МТ с воздушным охлаждением позволяют обходиться без вентиляционных каналов в сердечнике и обмотках. Существуют различные МТ: силовые, измерительные, пиковые, импульсные и другие. В настоящих указаниях рассмотрены силовые однофазные МТ с воздушным охлаждением, получившие наибольшее распространение.
Расчет МТ имеет ряд особенностей в отличие от расчета обычных силовых трансформаторов общего назначения. В ряде случаев к ним предъявляют самые жесткие требования по массовым и габаритным показателям. В то же время, особенно для МТ общепромышленного и бытового назначения, все острее встают вопросы экономической эффективности, что связано с большими масштабами их производства.
Возникают различные и противоречивые требования при проектировании МТ: минимальные масса и стоимость при удовлетворительных эксплуатационных характеристиках, заданное значение падения напряжения и температура нагрева, достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД). Так, увеличение магнитной индукции В в сердечнике и плотности тока j в обмотках обеспечивают уменьшение габаритов и массы трансформатора. Однако при увеличении индукции растут потери в сердечнике и ток холостого хода, а с увеличением j растут потери в обмотках и потери напряжения. Вызванный увеличением потерь рост температуры нагрева сердечника и обмоток допустим лишь до некоторого предела, определяемого теплостойкостью и сроком службы электроизоляционных материалов. Силовые МТ обычно встраивают в различные устройства, что создает для них повышенную температуру окружающей среды.
Использование значений рабочих частот в широком диапазоне, специфика конструкции, выполнение требования соблюдения заданного перегрева и т. п. вызывают определенные трудности в методике расчета данных трансформаторов.
1. Применение трансформатора в вагоне поезда
Трансформатор 1ТР.071 в вагоне предназначен для исключения электрического соединения между цепями управления и заземленными частями в системе питания цепей управления.
Технические данные трансформатора 1ТР.071:
Мощность.......... 9 кВ-А
Частота.............. 50 Гц
Род тока............. переменный
Марка стали............ Э12
Площадь сечения сердечника..... 80 см2
Объем масла............ 35 л
К. п. д............... 95%
Масса без масла, не более....... 125 кг
Первичная обмотка wBXJ:
номинальное напряжение..... 220 В
номинальный ток........ 50 А,
сопротивление при +20° С..... 0,057±0,0057 Ом
число витков.......... 54X2
тип провода..........v ПБД 2,44X6,9 мм
Вторичная обмотка:
номинальное напряжение...... 188 В
номинальный ток........ 50 А
сопротивление при +20° С..... 0,053±0,0053 Ом
число витков:
a)i"............. 23X2
w2............. 23
j w3............. 23
і. Тип провода............ ПБД-2, 44X6,9 мм
Устройство. Общий вид и схема трансформатора показаны на рисунке 73. и 74.
Магнитопровод 11 имеет О-образную форму, набран из отдельных прямоугольных пластин и расположен горизонтально. На каждом стержне магнитопровода имеется катушка 12. Катушки 12 — бескаркасные многослойные. Первичная и вторичная -обмотки состоят ч из двух секций, расположенных в разных катушках. Первой намотана секция первичной обмотки, а затем секция вторичной обмотки. Магнитопровод 11 с катушками 12 подвешивается на стягивающих его шпильках 7 к крышке 3. На крышке смонтированы выводы. Выводы катушки закрыты коробкой 5, обеспечивающей пылебрызгозащиту выводных зажимов. Трансформатор помещается в баке 10 с трансформаторным маслом ГОСТ 982—68. К баку приварены кронштейны 9 для подвески под вагоном.
Бак имеет сбоку наливной патрубок, к пробке 2 которого прикреплен щуп для контроля уровня масла. На дне бака расположено масло-сливное отверстие, закрытое пробкой 1. На крышке 3 расположены отверстие для выхода воздуха, закрытое пробкой 8 с отверстиями, и ручки 4 для подъема трансформатора. Бак 10 и пробки 2 имеют резиновые-уплотнения, а пробка 8—войлочное. Монтаж проводов осуществляют через втулку 6 коробки 5.
Уход в эксплуатации. За трансформатором 1 ТР.071. Чтобы убедиться в исправности трансформатора, произведите проверку по схеме рис. 75.
Определите ток холостого хода /хх и коэффициент трансформации при питании первичной обмотки переменным напряжением £/пит = = 220 В. Ток холостого хода /хх должен быть не более 4 А.
Коэффициент трансформации определите, контролируя напряжение на вторичной обмотке трансформатора.
Проверьте сопротивление изоляции омметром на 500—1000 В, класс точности 1,0 (например, М1101), между выводами 62ЛА и 71Г и выводами 62ЛА, 71Г и болтом заземления.
Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.
В случае пробоя изоляции (сопротивление изоляции равно нулю) слейте масло, снимите трансформатор с вагона, выньте трансформатор из бака, разъедините межкатушечные соединения и выявите неисправную катушку, измеряя сопротивления изоляции: между секциями обмоток; между выводами обмоток/соединенными между собой, и маг-нитопроводом для каждой катушки в отдельности.
Проверку маслоплотности трансформатора осуществите при слитом масле:
приготовьте мыльный раствор: 50—60 г хозяйственного 60%-ного мыла РТУ 67—64, разрезанного на мелкие куски, на 1 л воды, размешайте кистью до образования пены;
для определения утечки воздуха на сварные швы кистью нанесите мыльный раствор;
подайте в бак-воздух, сжатый до 0,05...0,07 МПа (0,5... 0,7кгс/см2), через отверстие для выхода воздуха, сняв пробку 8 (см. рис. 73) и выдерживая при этом давление не менее 1 мин.
Конструкция считается маслоплотной, если отсутствуют мыльные пузыри, образование которых проверяется визуально.
Характерные неисправности трансформатора 1 ТР.071 и методы их устранения приведены в табл. 16 и далее в тексте.
Замену катушки на новую проводите в следующем порядке:
слейте масло; снимите трансформатор с вагона;
отверните болтовые соединения по периметру крышки и снимите крышку с закрепленным на ней трансформатором;
Рис. 74- Схема трансформатора 1ТР.071
Рис. 75. Схема для проверки исправности трансформатора 1ТР.071 Спит — источник переменного напряжения 10 А, 220 В, 50 Гц- Та - испытуемый трансформатор 1ТР.071; АІ — амперметр электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 5 А (например, Э381); VI, ГО - вольтметры электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 300 В (например, Э 381).
Таблица 16
Неисправность |
Вероятная причина |
Способ устранения |
Завышен ток холосто- |
Межвитковое замыка- |
Выявите неисправную |
го хода |
ние в обмотках. |
катушку и замените |
Неправильное соедине- |
Устраните согласно рис. |
|
|
ние обмоток |
74 |
Несоответствие коэф- |
Межвитковое замыка- |
То же |
фициента трансформации |
ние в обмотках |
|
|
Неправильное соедине- |
|
|
ние обмоток |
|
|
Обрыв цепи обмоток |
Устраните |
Занижено сопротивле- |
Качество масла не со- |
Замените |
ние изоляции |
ответствует требуемому |
|
|
Повышенная влаж- |
Сушите |
|
ность изоляции |
|
Нарушена электриче- |
Замыкание выводов на |
Обнаружьте и устра- |
ская прочность изоляции |
крышке |
ните |
|
Пробой изоляции ка- |
Выявите неисправную |
|
тушки |
катушку и замените |
Течь масла в баке |
Нарушены сварные |
Выявите место утечки |
|
швы „ |
и устраните |
отсоедините выводы катушек от выводных зажимов, расположенных на крышке;
снимите трансформатор с крышки; разъедините межкатушечные соединения.
выньте шпильки, стягивающие пакет сердечника; расшихтуйте магнитопровод и замените катушку на новую; зашихтуйте магнитопровод; стяните магнитопровод шпильками; соедините выводы обмоток (см. рис. 74); прикрепите трансформатор к крышке;
присоедините выводы катушек к выводным зажимам, расположенным на крышке;
опустите крышку с закрепленным на ней трансформатором в бак и затяните болты по периметру крышки;
залейте трансформаторное масло до уровня;
трансформатор подвергните проверке, как описано, выше.
При заниженном сопротивлении изоляции трансформатор необходимо сушить. Для этого:
слейте масло; снимите трансформатор с вагона;
отверните болтовые соединения по периметру крышки;
снимите крышку с закрепленным на ней трансформатором и сушите в специальном шкафу горячим воздухом с вентиляцией для удаления влаги при температуре +70° С до получения установившегося сопротивления изоляции, но не менее 1 МОм;
после сушки визуально убедитесь в отсутствии внешних повреждений изоляции катушек и выводов;
опустите трансформатор в бак и закрепите болтами;
залейте трансформаторное масло до уровня.