Расчет трансформатора малой мощности

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2013 в 22:16, курсовая работа

Описание работы

2.2. Предварительный выбор плотности тока .
Плотность тока  определяет потери в обмотках, вызывающих наряду с потерями в стали, общий перегрев трансформатора.
Исходя из ответа проектирования трансформаторов, величины плотности токов, при которых температура обмоток не превосходит критических значений, выбираются по данным таблицы 2 в зависимости от мощности трансформатора.

Скачать архив (77.94 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

курсовик.docx

— 311.74 Кб (Скачать файл)

 

ПСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

 

Кафедра ТОЭ

 

 

Курсовая работа

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Специальность

 Вариант № 1

 

Работу выполнила

                                                                                                                          Студентка группы

                                                                                                                            083-091

                                                                                                                          

                                                                                                                          

                                                                                                                           Работу принял

                                                                                                                          

 

 

 

 

                                          ПСКОВ

2006г

 

  1. Исходные данные

 

     

2. Определение размера  сердечника

2.1. Практика  расчета трансформаторов установила, что в зависимости от мощности  трансформатора, сорта стали и частоты f при предварительном выборе индукции Вм можно руководствоваться данными таблицы 1.

Таблица 1 предварительного выбора индукции Вм

Мощность трансформатора (Вт)

Сорт стали

<100

100-500

500-5000

Индукция Вм (Тл) при частоте f= 50Гц

Тоже при частоте f= 400Гц

Э-42= 0,35 -0,5

Э-310-0,5

Э-44=0,2

Э-34-0,2

1,0

1,4

0,6

0,75

1,1

1,6

0,7

0,9

1,25

1,7

0,75

1,0


2.2. Предварительный выбор плотности  тока d.

Плотность тока d определяет потери в обмотках, вызывающих наряду с потерями в стали, общий перегрев трансформатора.

Исходя из ответа проектирования трансформаторов, величины плотности токов, при которых  температура обмоток не превосходит  критических значений, выбираются по данным таблицы 2 в зависимости от мощности трансформатора.

Таблица 2 предварительного выбора плотности  тока

Мощность трансформатора Вт

<100

100-500

500 - 5000

Плотность тока А/мм2

3,5-3

3-2

2-1,75


Окончательное определение плотности тока производится далее на основе расчета установившейся температуры перегрева обмоток.

2.3. Коэффициент заполнения окна Км в равенстве (1) выбирается в зависимости от мощности Рн согласно данным таблицы 3.

Таблица 3 по выбору коэффициента заполнения

Мощность трансформатора (вт)

<100

100 - 500

500 - 5000

Провод круглого сечения ПЭ

0,23 - 0,28

0,28 - 0,32

0,32-0,35

Провод прямоугольного сечения ПВД

-

-

0,35-0,45


 

2.4. Маломощные трансформаторы, как  правило, работают на активную  нагрузку. Поэтому их номинальная  расчетная мощность Sн совпадает с активной мощностью Рн

Конструктивные  данные трансформатора определяются, исходя из следующих зависимости:   

           

  f — частота тока, Вм — максимальное значение индукции, Кст — коэффициент, учитывающий изоляцию пластин и неплотность сборки, d - плотность тока в обмотке, So - площадь окна, Км — коэффициент заполнения окна. Для Кст - обычно принимают значение Кст = 0,9; Scm -площадь поперечного сечения сердечника.

 где : Вм=1.1 (Тл)-согласно таблицы1:d=2,5(А/мм2)–согласно таблицы2 :Км=0.23 –согласно таблицы3

 

2.5. При выборе  типа сердечника руководствоваться  данными таблицы 4. Эскиз сердечника  по данным таблиц представлен  на рис. 1

Таблица 4 стержневых сердечников из стали Э42

Обозначение сердечников

Основные размеры

Расчетные величины

a

мм

в

MM

с

MM

h

MM

Lcm

CM

Scm

CM2

So

CM2

SoScm

CM4

Вес гр

1. Г-20

20

20

30

40

20

50

22

4

6

8

10

40

60

80

620

930

1240

2. Г-25

 

25

25

38

50

 

25

 

62,5

 

27,5

6,25

9,5

12,5

 

15,6

98

148

195

1200

1830

2400

3. Г-32

32

32

50

64

32

80

35,2

10,2

16

20,8

25,6

260

382

530

2400

3800

4950

4. Г - 40

40

40

60

80

40

100

44

16

24

32

40

640

960 1280

4900

7300

9800

5. Г-50

50

50

75

100

50

125

55

25

37,5

50

62,5

1560 2350 3120

9700 14500 19400


 

Выбираем  сердечник Г-25 с параметрами: 

Эскиз  стержневого  типа сердечника

 

 

 

3. Определение числа  витков обмоток.

Число витков обмоток определяется с учетом падения  напряжений в обмотках, руководствуясь зависимостями:


 

Здесь – Ua активная составляющая относительного напряжения короткого замыкания. Величина Ua  зависит от номинальной мощности и частоты f. Предварительно величина выбирается по данным таблицы 5.

Таблица 5 по предварительному выбору величины Ua

Частота

f-Гц

Мощность трансформатора (Bт)

<100

100 - 500

500 - 5000

50

25-15%

15-5%

5 - 3%

400

12-8%

8-3%

3-13%


 

4. Определение сечения  проводов.

Сечение проводов определяется по номинальным значениям  токов обмоток и принятой плотности  тока.

Номинальные токи обмоток вычисляются  из зависимостей:

 

Диаметр проводов выбирается по таблице 6 сортамента обмоточных проводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 сортамента проводов.

 

Диаметр

мм

Сечение

мм2

Диаметр

мм

Сечение

мм2

Диаметр

мм

Сечение

мм2

0,16

6,020

0,57

0,255

1,00

0,79

0,17

0,023

0,59

0,273

1,04

0,85

0,18

0,025

0,62

0,301

1,08

0,91

0,19

0,028

0,64

0,321

1,12

0,99

0,20

0,031

0,67

0,352

1,16

1,06

0,21

0,035

0,69

0,373

1,2

1,13

0,23

0,042

0,72

0,407

1,25

1,22

0,25

0,057

0,74

0,430

1,3

1,32

0,29

0,066

0,77

0,465

1,35

1,43

0,31

0,075

0,80

0,5

1,4

1,54

0,33

0,085

0,83

0,54

1,45

1,65

0,35

0,096

0,86

0,58

1,5

1,76

0,38

0,113

0,9

0,64

1,56

1,91

0,41

0,132

0,93

0,68

1,62

2,06

0,44

0,152

0,96

0,72

1,68

2,21

0,47

0,173

1,00

0,79

1,74

2,38

0,49

0,188

1,04

0,85

1,81

2,57

0,51

0,205

 

 

1,88

2,77

0,53

0,220

 

 

1,95

2,99

0,55

0,237

 

 

 

 

0,57

0,255

 

 

 

 

0,59

0,273

 

 

 

 


 

Согласно таблицы 6 диаметр проводов

Для первичной обмотки  d1:=0.20 мм без изоляции.

Для вторичной обмотки  d2:=0.25 мм без изоляции.

 

 

5. Размещение обмоток.

Проверка   размещения   обмоток   производится   в   следующей последовательности:

а) определяется число витков в  слое Wс согласно зависимостям:

 
где h - высота окна согласно таблице 4 ;   x= 2 - 4мм(толщина стенок каркаса), выбираем  x=2 ;             a = 1.1 ~ 1.2 коэффициент, учитывающий не плотность намотки, выбираем a=1.2 ; dиз- диаметр провода с изоляцией , изоляция выбирается из таблицы 7 и соответственно  диаметр проводов с изоляцией для первичной и вторичной обмоток равны:

 

 

Таблица 7

 

Диаметр проводов в мм

Двойная толщина изоляции (ПЭЛ) мм

0,13-0,49

0,03

0,51-0,69

0,04

0,72 - 0,96

0,05

1,0-1,45

0,08

1,5-2,1

0,09


б) определяется толщина каждой обмотки.

Здесь W1 и W2- число витков обмоток, dnp — толщина прокладок между слоями. Для маломощных трансформаторов dnp = 0,08 - 0,12 мм , примем dnp=0.12 мм

       в) определяется полная толщина  обмотки Δ.

Для стержневых сердечников, у которых обмотки  располагаются не обоих стержнях:

где: d1 толщина стенок каркаса (гильзы) ,d1 =2 –4 мм ,примем d1=4 мм; dмо- толщина между обмоточной изоляции,  dмо = 0,3 - 0,5мм, примем dмо = 0,5 мм.

 Примечание: Для однофазных трансформаторов  должно соблюдаться неравенство Δ < С 

У правильно  рассчитанных трансформаторов размер С не должен превышать Δ больше чем на 5 мм.

 

Проверка: С - Δ= 20-15.769 = 4.231 мм

6. Расчет потерь в  обмотках и температуры перегрева.

Потери в обмотках Рм определяются из равенства

 

где d- фактические значения плотности тока в обмотках, в соответствии с выбранными сечениями проводов; r - удельное сопротивление меди r=0,0224  Ом/мм2 •м

Lср1 и Lcp2 средние длины витков первичной и вторичной обмоток. Не внося существенной погрешности можно вместо Lср1и Lcp2 принять для обмоток одинаковую среднюю длину Lср, вычисляемую из зависимостей:

для стержневых сердечников 

где а, в и с определяются по таблицам типоразмеров сердечников 4.

 

Удельное  сопротивление r определяется при следующих значениях перегрева:

а) для эмалевой изоляции - 70-80°С;   

б) для  хлопчатобумажной - 50-60°С;                                                        

В трансформаторах  малой мощности можно считать, что  взаимная передача тепла между сердечником  и обмотками отсутствует, и температура  перегрева обмоток определяется только потерями в них. У правильно  рассчитанных трансформаторов температура  перегрева обмоток должна составить:

а) для обмоток из провода с  эмалевой изоляцией при f= 50Гц - 70-80°С;

б) для  проводов с хлопчатобумажной изоляцией  при f= 50Гц - 50-60°С;

При расчете исходят из того, что  в установившемся режиме рассеиваемая в обмотке энергия полностью  отводится в окружающую среду.

Отвод тепла осуществляется наружными  поверхностями обмоток, называемыми  поверхностями охлаждения. Коэффициентом  теплоотдачи называется, количество тепла или пропорциональные ему  значения мощности, отдаваемое 1см2 охлаждающей поверхности, когда ее температура превышает температуру окружающей среды на 1°С.

У маломощных трансформаторов, согласно сказанному ранее, можно считать, что  температура перегрева Tм равна:

где  Рм – потери  в обмотках, Sм — поверхность охлаждения обмоток для стержневых сердечников

 

Значение коэффициента теплоотдачи ам зависит от ряда факторов (температуры перегрева, мощности и т.д.)

В первом приближении, однако, можно  считать значение постоянным и равным ам = 1,2 • 10-3 Вт/см2 •С°.

7. Потери в сердечниках  определяются по величине удельных  потерь, согласно таблице 8.

Таблица 8 удельных потерь в стали.

Марка стали

Толщина листов мм

Удельные потери Ро [вт1кг }

Вм (ТЛ)

0,75

1,0

1,5

Э42

Э310

0,35-0,5

0,5

-

-

1,3

1,1

2,95

2,45


При Вм=1 Тл     Po=1.3 Вт/кг

Величина потерь Рст определяется из равенства

где gcm –вес стали, gcm=0.620 кг

8. Определение к.п.д. трансформатора.

К.п.д. трансформатора определяется соотношением:

9. Определение относительного  тока холостого хода (х.х.) Io/Iн

 

Относительное значение тока х.х. равно

где Н - действующее значение напряженности магнитного поля в А/см, Lcm ~ см; Scm - м2.

Зависимость напряжения Н от индукции Вм для разных сортов стали

Информация о работе Расчет трансформатора малой мощности