Расчет однофазного трансформатора

     Так как расчет данного трансформатора ведется при заданной максимальной температуре, то значение падения напряжения из таблицы №10 в методических указаниях примем равным 1-0,5%, отсюда же принимаем . Тогда: 
 
 

     

     

     

 

     9). Электродвижущая  сила на виток

     

 

     10) Число витков обмоток

     

     

     Так как числа оказались дробными, то округлим число  и произведем перерасчет по формулам:

     

                

     11). Определяем потери  в стали.

     Для магнитопровода из стали Э44 потери в стали определим по формуле:  . По графику для стержневого сердечника стали Э44 и толщины 0,2 мм находим, что при средней индукции В=1,2 Тл коэффициент принимает значение, равное 20 Вт/кг.

     Так как  ,то,  

     12). Активная составляющая  намагничивающего  тока

     

     13). Намагничивающая мощность в стали для броневых сердечников из сталей марок Э44.

     =7,2 

     14). Реактивная составляющая намагничивающего тока для броневого пластинчатого магнитопровода стали Э44 определяется по формуле:

     

     

     Тогда  

     15). Ток первичной  обмотки при номинальной  нагрузке

     

     

     Подставив числовые данные в формулы, получаем, что:

                     

     Таким образом,    и    .

     Тогда  
 

     16).  Ток холостого  хода

     

 

     17).  Относительное значение  тока холостого  хода

     

     

     

     18).  Оценка результатов  выбора магнитной  индукции.

     Так как относительное значение тока холостого хода лежит в пределах 0,1-0,2 , то выбор магнитопровода на этой стадии расчета можно считать оконченным. 

     19).  Коэффициент мощности

     

     20). Выбор плотностей  тока в обмотках.

     Так как в нашем трансформаторе обмотки располагаются в порядке 1, 2, 3, то примем:

     

 

     21).  Ориентировочные  значения сечения  проводов

     

                   
 
 
 

     22).  Так как  ни в одной обмотке ток не превышает 3 А, а напряжение лежит в пределах до 390 В, то мы с полной безопасностью может применить для всех обмоток провод марки ПЭВ-1.

     Для первичной обмотки из таблицы  принимаем:

     

     Для вторичной обмотки из таблицы  выписываем:

     

     

     Для третичной обмотки принимаем  следующее:

     

     Теперь  проверяем заполнение окна сердечника проводом:

     

     Рассчитанный  коэффициент  равен принятому коэффициенту в пункте 4. 
 
 

     Находим фактические плотности тока в  проводах по формуле:

     

     Таким образом получаем:  

     23).  Вычисляем амплитудные  значения рабочих  напряжений

     

     

     По  данной формуле получаем:

     Определяем  по кривой в методических указаниях  испытательные напряжения обмоток:

     

 

     24). Определяем изоляционные  расстояния.

     Для некоторого упрощения расчетов примем тот факт, что в рассчитываемом трансформаторе обмотка располагается  на каркасе, изготовленного из электрокартона или иного изоляционного материала.

     При намотке на каркас расстояния от крайних  витков обмоток  определяются в основном лишь требованиями механической прочности и составляют в среднем (в зависимости от диаметра провода) 1,5-3 мм. 
 

     26).  Определяем осевую  длину каждой обмотки.

     При намотке на каркасе допустимую осевую длину обмотки находим по формуле:

, где  -длина щечки каркаса, примем равной 2,25мм, а , тогда:     

27).  Толщину каркаса  принимаем равной-1,5-3,0 мм (в зависимости от диаметра провода).

Так как диаметр провода вторичной  обмотке не значительно превышает 0,5 мм, то толщину каркаса можем  принять равной 1,5 мм.

Поверх  каркаса наматывают изоляционную бумагу, обеспечивающую лучшую укладку и  усиливающую изоляцию.

Для этой цели примем кабельную бумагу К-12 (толщиной 0,12 мм), намотанную поверх каркаса в один слой, так как рабочее напряжение вторичной обмотки, располагаемой непосредственно на каркасе до  250 В.

28).  Толщина междуслоевой  изоляции  зависит от диаметра провода и величины рабочего напряжения и определяется по таблице, приведенной в методических указаниям к данной курсовой работе:

Так как диаметр провода в первичной  обмотке  не превышает 0,5 мм (0,93 мм), то междуслоевую изоляцию будем прокладывать через ряд слоев с суммарным напряжением между крайними слоями U_мс не более 150 В, приняв за изоляцию телефонную бумагу КТН суммарной толщиной 0,05 мм.

Во  вторичной обмотке диаметр провода составляет 0,16 мм, что опять же меньше 0,5 мм, следовательно, изоляционную бумагу прокладываем между крайними слоями обмотки. За изоляционную бумагу примем, исходя из данных таблицы, телефонную бумагу КТН, суммарной толщиной 0,05 мм. 

Диаметр провода третичной обмотки равен 0,18 мм, следовательно, так же изоляционную бумагу прокладываем между крайними слоями.

29).  Толщина междуобмоточной изоляции определяется в зависимости от величины испытательного напряжения обмотки с наибольшим напряжением.

В нашем  случае наибольшее испытательное напряжение принадлежит вторичной обмотке, расположенной на каркасе. Так как до , то можно между вторичной и первичной обмотками проложить либо 3 слоев ЭИП-63Б, либо 2 слоя бумаги К-12. На свое усмотрение примем бумагу К-12.

30).  Количество слоев  наружной изоляции  выбирается в соответствии с рабочим напряжением последней обмотки. Так как , то наружную изоляцию мы можем выполнить из двух слоев бумаги ЭИП-63Б (или К-12) и одного слоя батистовой ленты толщиной 0,16 мм. В силу того, что расчет трансформатора производится на минимум стоимости и , то можно вместо двух слоев изоляционной бумаги использовать только один слой бумаги К-12 совместно с одним слоем батистовой ленты. 

31). Число витков в  одном слое каждой  обмотки  находим по формуле:

, где  -коэффициент укладки провода в осевом направлении. Пользуясь графиком в методических указаниях, получаем:

        

Следовательно,              

Так как здесь производится расчет не математической величины, а реального  материала (витки), то округление производим до ближайшего меньшего целого числа. 

32).  Число слоев определяем  из выражения

 Таким образом,  число слоев первичной обмотки  будет равно  , вторичной обмотки , третичной обмотки . 

33).  Радиальный размер  каждой обмотки   при диаметре провода с изоляцией меньше 0,5 мм вычисляем по формуле:

, мм

Коэффициент укладки в радиальном направлении  и коэффициент неплотности междуслоевой изоляции , зависят от диаметра провода и толщины изоляции, и определяются по приведенным в методических указаниях графикам.

В рассчитываемом трансформаторе диаметр проводов во всех обмотках не превышает 0,5 мм, следовательно:

т.к.    и , то ;

т.к. и , то

т.к.    и ,   то