Расчет трансформаторов

Вариант №8 

Произвести расчёт силового трансформатора малой мощности.

Разработать конструкцию  трансформатора, привести электрическую  схему и сборочный чертеж трансформатора. 

Частота  400 Гц

Первая обмотка  U1  127 В

Вторая обмотка U2  820 В

                     I2  100 мА

Третья обмотка  U3 6,3 В

                      I3  900 мА

Тип сердечника – ленточный наименьшего веса

Направление выводов  – все вверх  

Производим расчет в следующем порядке: 

1. Определяем  суммарную мощность вторичных обмоток 

 

 

= 87,67 ВА ≈ 88 ВА 

2. Выбираем  ленточный магнитопровод из стали  ХВП; толщина ленты 0,15 мм.

 

3. Находим ориентировочные  величины: индукцию, найденную из таблицы   4-1 [1], уменьшаем на 5% для того, чтобы при увеличении напряжения питающей сети в заданных пределах(+5%) максимальная индукция не превышала табличное значение, то есть

В=15000-5%=14250 гс

Плотность тока из таблицы 4-2 [1]

= 4 А/мм

Коэффициент заполнения окна из таблицы 4-3 [1]

k = 0,25

Коэффициент заполнения магнитопровода сталью из таблицы 4-4 [1]

k = 0,9 
 

4. По формуле 4-8 [1] находим:

 

5. Из таблицы  П3-2 [1] выбираем магнитопровод ШЛ 12х16, у которого см , S = 1,68 см , G =130 г = 0,13 кг

 

6. По формуле  6.15 [2] и кривой рисунка 4-2 определяем потери в стали для индукции В = 15000

 

Р = р G  

- удельные потери на 1 кг стали

-масса стали сердечника, зависящие  от выбранного значения магнитной  индукции, марки стали, её толщины  и частоты питания 

     Р =24 Вт 

7. Находим активную составляющую тока холостого хода по формуле 1-40 [1] при максимальном напряжении питающей сети (U = 1,05∙127 = 133 В)

I =    I = А 
 

8. Находим полную намагничивающую мощность по формуле 1-43 [1] и кривой рисунка 4-4 (В = 15000 гс)

q = 153

     Q = q ∙ G     Q = 153∙0.13 = 19,89 ≈ 20 ВА 

9. По формуле 1-42 [1] находим реактивную составляющую тока холостого хода (U = 133 В)

I = А

10. Находим абсолютное и относительное значения тока холостого хода:

а) по формуле 1-45 [1]

 

б) по формуле 4-14 [1]

  из таблицы 4-5 [1]

 

При номинальном  напряжении U =127 В 

 

11. По формулам 4-15 – 4-18 [1] и таблице 4-6 [1] находим числа витков обмоток:

      

      

      

     

     

     
 

12. По формуле 4-19 [1] и таблице 4-2 [1] находим ориентировочные выличины плотности тока и сечения проводов обмоток:

 

 

 

 

 

 

 

13. Выбираем  стандартные сечения и диаметры проводов марки ПЭВ-1 из таблицы П2-1 [1]:

, ,

, ,

, ,  

14. Находим фактические плотности тока в  проводах

      

 
 

15. По формуле 4-21 [1] и таблице 4-7 [1] определяем испытательные напряжения обмоток(эффективные значения, частота 400 Гц)

 

  

 

16. По формуле 4-23 [1] определяем допустимую осевую длину обмотки на каркасе

 

 

17. По формулам 4-24 [1] и 4-25 [1], и таблице 4-8 [1] находим число витков в одном слое и число слоев каждой обмотки

 

       

         

         

 

       

 

18. Находим радиальные размеры катушки по формулам 4-26 [1] и 4-27 [1].

В качестве междуслоевой изоляции выбираем для первичной  обмотки кабельную бумагу толщиной 0,12 мм (1 слой), для вторичных - телефонную бумагу толщиной 0,05 мм (1 слой): 

 

 

 

 

В качестве междуобмоточной  изоляции и изоляции поверх катушки  выбираем кабельную бумагу толщиной 0,12 мм (2 слоя). Толщину каркаса принимаем h =1,0 мм: 

- зазор между каркасом и  сердечником;  =0,5 мм

- толщина каркаса;  =1,0 мм

- радиальные размеры обмоток;

- толщины междуобмоточной изоляции; =0,24мм

- толщина изоляции поверх  крайней обмотки;  =0,24мм 

 

19. Определяем  зазор между катушкой и сердечником (значение коэффициент выпучивания k берем из таблицы 4-8 [1])

12-12,18∙1,12=1,65 мм, что допустимо. 

20. Определяем  потери в меди обмоток:

а) По формуле 4-33 [1] находим среднюю длину витка каждой обмотки:

     

    

    

м

м

м 

б) Определяем вес меди каждой обмотки по формуле 4-32 [1]: 

g – вес  1 метра провода;  , ,  

 

в) Определяем потери в каждой обмотке по формуле 4-31 [1]: 

 

г) Находим  суммарные потери в меди катушки по формуле 4-30 [1]: 

     

21.  Определяем  поверхность охлаждения катушки  по формуле 4-38 [1]:

 

     

 

22.  Определяем  удельную поверхностную нагрузку  обмоток по формуле 

4-29 [1]: 

       

23.  По кривым рисунка 4-8 определяем среднюю температуру перегрева обмоток:

 

 

24.  по  формуле 4-41 [1] определяем температуру обмоток трансформатора (при ):

 

 

25.  Определяем  активное сопротивление каждой  обмотки по формуле 4-42 [1]:

 

       

 

 

 

26. Определяем падение напряжения в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке по формуле 1-35 [1].

При нагреве  катушки трансформатора до сопротивление обмоток равно: 

 

 

 

 

 

27. Определяем  к.п.д. трансформатора по формуле 4-54 [1]:

 

 
 

 

Найдем, насколько  изменятся размеры и вес трансформатора, если применить в нем вместо ленточного пластинчатый броневой магнитопровод из стали Э44 толщиной 0,2 мм. Все величины, необходимые для определения , в этом случае находим по формуле 4-8 [1]. тогда В =0,95∙11500=10900 гс из таблицы 4-1 [1], из таблицы 4-2 [1], из таблицы 4-3 [1], из таблицы 4-4 [1]: 

 

 

По таблицы  П3-1 [1] выбираем сердечник _________, у которого = 10,186 см . Сравнивая веса и объемы трансформаторов с различными магнитопроводами, получим следующие данные: 

                                               Общий вес             Габаритные

                                           трансформатора     размеры

Трансформатор с магнитопроводом

ШЛ 12х16…………………………....            130г                48х42х49мм

Трансформатор с магнитопроводом

Ш 16х10……………………………..    145г                                     48х42х56 мм