Выбор магнитопровода

РАСЧЕТ  ТРАНСФОРМАТОРА

Выбор магнитопровода

   1. Определяем расчетную мощность трансформатора.

   При (S₂+S₃) > 100ВА  расчетную мощность трансформатора рассчитывается по формуле:

                                                          ,                                                 (1)

   где: S₂=500ВА,

          S₃=100ВА

   Значение  КПД выбираем из таблицы 2 методического пособия.

   2. Выбираем конструкцию  магнитопровода по  величине расчетной  мощности, частоте и максимальному напряжению.

   Для силовых трансформаторов мощностью  выше 100ВА более выгодными являются стержневые трансформаторы с двумя  катушками и ленточными разъемными сердечниками, поскольку они имеют  большую поверхность охлаждения по сравнению с броневыми и меньшую среднюю длину витка. 

   3. Выбираем материал  сердечника.

   Для ленточных конструкций при f=400 Гц выбираем холоднокатаную сталь Э340 толщиной 0,15 мм. 

   4. По величине S_p для данной конструкции магнитопровода из таблиц 3-6 методического пособия находим ориентировочные значения максимальной индукции В_макс, плотности тока j_ср, коэффициента заполнения  окна k_oк и коэффициента заполнения магнитопровода k_ст.

   Согласно  таблицы 3 методического пособия  В_макс=1,5…0,96, принимаем В_макс=1,5. Руководствуясь примечанию к таблице 3 значение максимальной индукции понижем на 25%. Таким образом:

   В_макс =1,5-1,5*0,3=1,13 
 

   Из  таблицы 4 методического пособия  плотность тока j_ср=2,8-1,8, принимаем:

   j_ср=2,8 А/мм²

   Из  таблицы 5 методического пособия  k_oк =0,24-0,3, принимаем k_oк =0,3.

   Из  таблицы 6 методического пособия коэффициент заполнения магнитопровода k_ст =0,9. 

   5. Определяем произведение  сечения сердечника  на площадь окна.

                      ,см⁴                           (2) 

   где  S_p – расчетная мощность трансформатора, ВА;

          f – частота равная 400Гц;

         В_выбр – индукция равная  0,98Тл;

          j_ср – плотность тока, А/мм²;

         k_oк – коэффициент заполнения окна;

         k_ст – коэффициент заполнения магнитопровода;

   6. Определяем отношение.

                                                                           (3)

   где  – отношение массы стали к массе меди (2…3);

          С₁ – коэффициент, для стержневых двухкатушечных трансформаторов С₁ =0,6;                                  

         Подставив крайнее значение в формулу (3) найдем пределы изменения величины:

   7. Определяем типоразмер  магнитопровода.

   Зная  произведение и пределы изменения из таблицы приложения к методическому пособию выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение произведения наиболее близко к требуемому, = 56,9см⁴, а значение лежит в требуемых пределах:

   Для выбранного сердечника6

   ПЛ 16х32-65

   а =16мм;

   h =65мм;

   с =25мм;

   С =57,5мм;

   Н =98,4мм;

   b =32мм;

   Q_ст =5,12см²;

   l_ст =23см;

    = 83 см⁴;

   G_ст =0,315кг;

     =0,795;

   Падение напряжения на обмотках при их номинальной  нагрузке определяем по таблице 8 методического  пособия.

   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВИКОВ ОБМОТОК 

   8. Определение падения  напряжения.

   Если  падения напряжения на обмотках выразить в процентах от номинальных значений на соответствующих обмотках, то значения ЭДС примут вид:

   Для оценки расположения обмоток предварительно определяем их токи:

   Обмотки располагаем в порядке 1, 2, 3. 
 

   9. Электродвижущая  сила на виток.

   10. Число витков обмоток.

   Число витков обмотки  получилось дробным, поэтому округляем его до целого числа:

   Затем производим расчет чисел витков других обмоток и магнитной индукции по формулам:

   ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ В СТАЛИ  И 

   НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО  ТОКА

   11. Определяем потери  в стали.

   Для сердечников Э340 в стали определяются по формуле:

   Где Р_уд –удельные потери;

          G_ст – масса стали, 0,41 кг, (рис 4 из методического пособия);

   Для трансформаторов со стержневыми  сердечниками из стали Э340 Р_уд составляет 50 Вт/кг.

   12. Активная составляющая намагничивающего тока.

   13. Реактивная составляющая намагничивающего тока.

   Для стержневых трансформаторов значение определяется по формуле:

   Где Н_с – напряженность поля в стали (А/см), определяемая для индукции В_с из кривых намагничивания, приведенных на рисунках методического пособия (для стержневых сердечников из стали Э340 толщиной 0,15мм составляет 5,5 А/см);

        n – число зазоров (стыков) на пути силовой линии; для стержневых трансформаторов рекомендуется выбрать конструкцию сердечника с числом стыков n=2;

        - величина эквивалентного воздушного зазора в стыках сердечника трансформатора; для ленточных разрезных =0,0015…0,003 см;

        - число витков первичной обмотки; 

        - средняя длина силовых линий.

   14. Ток первичной  обмотки при номинальной  нагрузке.

   где:                                                                                    (13)

    , , , - приведенные значения активной и реактивной составляющих токов вторичных обмоток.

   15. Ток холостого  хода.

   16. Относительное значение тока холостого хода.