Расчет силовых однофазных трансформаторов малой мощности

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

институт

Кафедра ТОЭ

 

 

 

Расчётно-графическое задание №1

Расчет  силовых однофазных трансформаторов  малой мощности.

 

Вариант 110

 

 

 

 

          Преподаватель                                  ___________                                  Е.С. Кинев      

                                                               подпись, дата                         инициалы, фамилия

 

                                             

 

          Студентка     МТ 08-08                                                                     Н.А. Кулеш                              

                                                                  подпись, дата                       инициалы, фамилия

 

 

Красноярск 2011

 

       1Определения токов трансформатора

 

1. Ток первичной обмотки:

Активная составляющая тока первичной обмотки:

Реактивная  составляющая тока первичной обмотки:

21,816

 

Ток первичной  обмотки:

 

Коэффициент мощности трансформатора:

Мощность, потребляемая трансформатором из сети:

=75,922*220=16702,84ВА

 

2. Ток вторичной обмотки:

 

 

 

 

2.  Поперечное сечение стержня и ярма сердечника трансформатора

 

1. Выбор индукции магнитного поля в стержне и ярме сердечника трансформатора

Для трансформатора с сердечником броневого типа из горячекатаной стали марок 1511, 1512 и 1513 индукцию в стержне сердечника можно принять в пределах:

Принимаем,

2. Выбор плотности тока в обмотках трансформатора

В трансформаторах  мощностью свыше 100 ВА плотностью тока выбирают в пределах:

3. Отношение потерь в катушках обмоток трансформатора к магнитным потерям в его сердечнике при частоте 50 Гц:

 

где

 α= 4-6

для стали с маркой 1511

при

при 

  Поперечное сечение стержня сердечника трансформатора:

 

где С = 0,5 для однофазных трансформаторов стержневого типа;

4. Поперечное сечение ярма трансформатора:

0,5*89,184=44,591

 

5. Геометрические поперечные сечения стержня и ярма сердечника трансформатора:

где при

6.    Размеры сторон сечения стержня:

7. Высота ярма:

3.  Определения числа витков обмоток трансформатора

 

1. ЭДС первичной обмотки:

2. ЭДС вторичной обмотки:

 

3. Число витков первичной обмотки:

 

4. Число витков вторичной обмотки:

5. Поперечное сечение провода первичной обмотки:

6.  Диаметр неизолированного провода первичной обмотки:

По приложению выбирают ближайшее стандартное  сечение провода q₁ и диаметры изолированного и неизолированного проводов d₁ и d₁.

Принимаем: d₁=0,69; d₁=0,63; q₁=0,312 мм²;

 

7. Поперечное сечение провода вторичной обмотки:

8. Диаметр неизолированного провода вторичной обмотки:

 

По приложению выбирают ближайшее стандартное  сечение провода g₁ и диаметры изолированного и неизолированного проводов d₂ и d₂.

Принимаем: d₂=1,60; d₂=1,685; q₂ =2,011 мм²;

 

9. Уточненные плотности тока:

а) в первичной  обмотке

б) во вторичной  обмотке

4. Определение  высоты и ширины окна сердечника  трансформатора.

4.1 Предварительное  значение высоты окна сердечника.

Где К=2,0-3,0

4.2 Предварительное  значение ширины окна сердечника.

4.3 Число витков  первичной обмотки в одном  слое

Где - расстояние от обмотки до ярма, обычно =2-5 мм .

4.4 Число слоев  первичной обмотки трансформатора.

 

Полученное  значение округляют до ближайшего большего целого числа.

4.5 Толщина первичной обмотки.

24(0,69+0,05)=17,76

Где - толщина изоляционной прокладки между слоями, обычно принимают =0,05-0,08 мм.

4.6 Число витков вторичной  обмотки в одном слое.

4.7 Число слоев вторичной обмотки трансформатора.

Полученное  значение округляют до ближайшего большего целого числа.

4.8 Толщина вторичной обмотки.

33(1,685+0,05)=57,255

Где

4.9 Ширина окна сердечника  однофазного трансформатора с  одной круглой катушкой.

Где  – зазор от стержня до катушки; мм- толщина изоляции между катушкой и стержнем; мм- расстояние от катушки до второго стержня; - толщина изоляции между обмотками.

4.10 Проверка правильности выбранных величин Н и С:

Если К 3, следует уменьить Н,изменив К, повторить все расчеты, начиная с п.4.1.

Если  К 2,следует увеличить Н, изменив К, повторить все расчеты, начиная с п.4.1.

 

5. Магнитные  потери в сердечнике трансформатора

5.1 Масса стали  сердечника трансформатора стержневого  типа, кГ:

     а)  масса стержней

15,2 ;

 

     б)  масса ярем

где – длина ярма, см; = с + 2а=0,913+2*9,84=20,593.

 

5.2. Общая масса сердечника трансформатора, кГ:

=1,35+13,95=15,3

 

5.3. Магнитные потери в стержнях сердечника, Вт:

5.5. Магнитные потери в ярмах, Вт:

В расчетах принять   .

5.6. Полные магнитные  потери в сердечнике трансформатора, Вт:

=3,1104+32,1408=35,25

 

6.Коэффициент полезного действия трансформатора

 

6.1. Средняя длина  витка первичной обмотки трансформатора, ом:

а) для круглых  катушек

=3,14(13,916+2+6+114,51,0,5)=429,9

 

б) для прямоугольных  катушек:

=3,14(13,916+2+57,255)=229,7

6.2. Средняя длина  витка вторичной обмотки трансформатора, ом:

 

а) для круглых  катушек

=3,14(13,916+2+57,255)=229,7

6.3 Масса меди  первичной обмотки трансформатора, кГ,

=8,9*48*0,312*0,4299=0,573

 

6.4 Масса меди  вторичной обмотки трансформатора, кГ ,

 

=8,9*33*2,011*0,2297=1,356

 

6.5 Потери в  первичной обмотке трансформатора, Вт ,

6.6 Потери во  вторичной обмотке трансформатора, Вт ,

=2,4*590,49*57,3=812,04

6.7 Суммарные  потери в обмотках трансформатора, Вт ,

=2,4*6,9169*1,356=22,51

6.8 КПД трансформатора при номинальной нагрузке, % ,

 

 

7 Измерение напряжения трансформатора при нагрузки.

 

7.1 Относительное  активное падение напряжения  в первичной обмотки трансформатора  при номинальной нагрузке, %.

 

 

 

7.2 Относительное активное падение напряжения во вторичной обмотки трансформатора при номинальной нагрузке, %.

 

 

7.3 Активное  сопротивление первичной обмотки  трансформатора, Ом.

 

 

7.4 Активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, Ом.

 

 

 

7.5 Активное  сопротивление которого замыкания  двухобмоточного трансформатора, приведенное  к первичной обмотке, Ом.

 

7.6 Относительно индуктивное падени е напряжения в первичной обмотке трансформатора, %.

 

где

 

 

 

7.7 Относительно индуктивное падение напряжения во вторичной обмотке трансформатора, %.

 

 

7.8 Индуктивное сопротивление короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, Ом.

 

 

7.9 Полное сопротивление короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, Ом.

 

7.10 Напряжение короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, %.

 

7.11 Относительное  изменение напряжения трансформатора  при нагрузке, %

=

где

 

 

 

7.12 Напряжение  на зажимах вторичной обмотки  при номинальной нагрузке, В, 

 

8. Проверка  трансформатора на нагрев.

 

8.1 Перепад температуры  от внутренних слоев обмоток  к наружним для пропитанных лаком обмоток,

8.2 Величина  открытой поверхности сердечника  однофазного трансформатора стержневого  типа, см²

 

8.4 Величина  открытой поверхности круглой  катушки, см²

 

8.6 Превышение температуры обмоток и сердечника трансформатора над температурой окружающей среды.

 

 

 

8.7 Проверка  по допустимому нагреву:

 

32,62+40=72,62