Файл: На курсовую работу Силовой трансформатор.doc

Подставив принятые значения в (10.2), получают

Q_ст = мм² .

Коэффициент отношения сечения стержня к площади окна сердечника

Q_ст К_ок

К_Q =  = 2,22  С₁² , (10.3)

Q_ок К_ст

а после подстановки соответствующих параметров, получают
0,26

К_Q = 2,22  0,7²  2,5 = 0,75.

0,93
С учетом рекомендаций для стандартных сердечников (табл. 2.7) коэффициент окна принимают К_Q=0,68 и получают площадь окна

Q_ст 564

Q_ок =  =  = 829,4 мм².

К_Q 0,68
Согласно табл. 2.7 принимают отношение высоты окна сердечника к ширине = 2,5 и отношение толщины пакета к ширине стержня = 2. Тогда площадь и размеры окна определятся как
Q_оk = hc = 2,5 c²; c = = 18,21 мм;
h= 2,5 c = 2,5 18,21 = 45,5 мм.
Площадь стержня и его размеры связаны соотношением
Q_ct = ab = b² / 2; b = = 33,58 мм.
Толщину пакета выбирают из стандартного ряда для ленточного сердечника, где b = 35,5 мм. Ширину стержня определяют по формуле
Q_ст 564

а=  =  = 15,88 мм ,

b 35,5
а после округления получают а = 16 мм.

Параметры выбранного сердечника трансформатора представляют в табл. 10.2.

Таблица 10.2

Параметры магнитопровода броневого трансформатора

Тип сердечника	Материал и толщина, мм	Сечение стержня, мм2	Площадь окна, мм2	Размеры стержня, мм		Размеры окна, мм
				а	b	h	c
Броневой ШЛ	3411 = 0,35	564	829,4	16	35,5	45,5	18,21

Число витков в обмотках трансформатора.

---

Для оценки порядка расположения обмоток предварительно определяют токи

S_р 51 S₂ 30

₁^’=  =  = 0,394 A; ₂=  =  = 0,136 A,

U₁ 127 U₂ 220
S₃ 15

₃=  =  = 2,38 A.

U₃ 6,3
При одинаковой средней плотности тока диаметр провода пропорционален току в обмотке. С целью уменьшения веса проектируемого трансформатора обмотку с большим диаметром располагают ближе к стержню, т.е. в порядке 1–2–3.

Выбрав расположение обмоток, определяют значение ЭДС, В,
Е₁=U₁(1 - U₁10^-2); Е₂=U₂(1 + U₂10^-2);
Е₃=U₃(1 + U₃10^-2), (10.4)
где U₁=6%, U₂=8%, U₃=11% – падения напряжения в соответствующих обмотках трансформатора (табл. 3.1),
Е₁=127(1 - 0,06)=119,38 ; Е₂=220(1 + 0,08)=237,6 ;

Е₃=6,3(1 + 0,11)=6,99 .
ЭДС одного витка
Е’_в= 4,44В_стQ_стК_ст10^-6= 4,44501,655640,9310^-6=0,192 В.
Предварительное число витков в обмотках трансформатора
E₁ 119,38 E₂ 237,6

W’₁=  =  = 621,8; W’₂=  =  = 1237,5,

Е’_в 0,192 Е’_в 0,192
E₃ 6,99

W’₃=  =  = 36,4.

Е’_в 0,192
Число витков обмотки низкого напряжения округляют до ближайшего целого числа, т.е. W₃=36 и делают перерасчет ЭДС витка, величины магнитной индукции и числа витков в других обмотках

W’₃ 36,4 W’₃ 36,4

Е_в= Е’_в  = 0,192  =0,194 В; В_с= В_ст  =1,65  =1,67 Тл;

W₃ 36 W₃ 36

W₃ 36 W₃ 36

W₁= W’₁  = 621,8  = 615; W₂= W’₂  = 1237,5  =1224.

W’₃ 36,4 W’₃ 36,4
Потери в стали и ток намагничивания. Для вычисления потерь мощности в стали магнитопровода определяют длину средней магнитной линии в броневом ленточном трансформаторе (см. табл. 4.2) и массу сердечника
l_ст= 2 (h + c + а/4) = 2 (45,5 + 18,21 + 163.14/4) = 152,54 мм,

---

G_ст= _ст l_ст Q_ст К_ст, (10,5)
где _ст = 7,810^-6 кг/мм³ – удельный вес стали.
G_ст= 7,810^-6152,545640,93= 0,624 кг.
Удельные потери в сердечнике трансформатора, Вт/кг, с учетом примечания к табл. 4.1 и потери в стали, Вт, определятся как
р_уд = 1,3 k_pp_i ; Р_ст=р_уд G_ст, (10.6)

где k_p=1,3 – коэффициент увеличения потерь (табл. 4.1); р_i=2,4 Вт/кг – удельные потери в стали марки 3411 (см. табл. 4.2).

Тогда

р_уд =1,31,3  2,4 = 4,056 B/кг; Р_ст= 4,056 0,624=2,53 Вт.
Активная составляющая тока холостого хода трансформатора

Р_ст 2,53

_оа=  =  =0,021 А.

Е₁ 119,38
Для вычисления реактивной составляющей тока холостого хода трансформатора определяют намагничивающую мощность, вар,
Q= Q_ст + Q_ ; Q_ст= q_ст G_ст,

0,8 B_с Е₁ n _э 10⁴

Q_ =  , ( 10.7)

w₁
где q_ст=23,2 вар/кг – удельная намагничивающая мощность (см. табл. 4.5); _э=0,0027 см – эквивалентный воздушный зазор;

0,8 1,67 _119,38 2 0,0027 10⁴

Q_ст= 23,2 0,624 =14,47 вар; Q_ = —————————————— = 9,88 вар,

 615
Q = 14,47 + 9,88 =24,35 вар.
Реактивная составляющая тока

Q 24,35

_ор=  =  =0,204 А.

Е₁ 119,38
Ток холостого хода трансформатора

Приведенные значения активных составляющих токов вторичных обмоток

S₂ cos ₂ W₂ 300,9 1224

^‘_2а=   =   = 0,244 А,

U₂ W₁ 220 615
S₃ cos ₃ W₃ 150,7 36

^‘_3а=   =   =0,097 А.

U₃ W₁ 6,3 615
Приведенные значения реактивных составляющих токов вторичных обмоток

S₂ sin ₂ W₂ 300,44 1224

^‘_2р=   =   =0,119 А,

U₂ W₁ 220 615
S₃ sin ₃ W₃ 150,71 36

^‘_3р=   =   =0,099 А.

U₃ W₁ 6,3 615
Активная и реактивная составляющие токов первичной обмотки
_1а=_оа + ^‘_2а + ^‘_3а = 0,021 + 0,244 + 0,097 = 0,362 А,
_1р=_ор + ^‘_2р + ^‘_3р

---

= 0,204 + 0,119 + 0,099 = 0,422 А.
Ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке


Величина относительного тока холостого хода
_о 0,205

 =  = 0,368

₁ 0,556
Коэффициент мощности трансформатора

_1а 0,362

сos ₁=  =  = 0,65.

₁ 0,556

По результатам проведенного расчета относительное значение тока холостого хода находится в допускаемых пределах 0,250,5. Следовательно, можно продолжить расчет.

Основные результаты вычислений данного этапа сводят в табл. 10.3.
Электрические и конструктивные параметры обмоток. Для обмоток трансформатора выбирают провод марки ПЭЛ (105 ⁰С), так как напряжение не превышает 500 В. Предварительные сечения проводов, мм², обмоток трансформатора определяют по выражениям:

₁ ₂ ₃

q’₁=  , мм²; q’₂=  , мм²; q’₃=  , мм², (10.8)

j₁ j₂ j₃
где j₁= j_ср, j₂= 0,85j_ср, j₃=0,85 j_ср, – плотности тока в соответствующих обмотках трансформатора, принимают для расположения обмоток в порядке 1–2–3 (табл. 5.1),а j_ср=2,7 А/мм².

Таблица 10.3

Сводные данные расчета

Номер обмотки	Ток, A	Число витков	ЭДС обмоток, В	ЭДС витка, В	Ток хол. хода, А	Коэфф. мощности
Первая	0,556	615	119,38	0,192	0,205	0,65
Вторая	0,136	1224	237,6
Третья	2,38	36	6,99

Подставив в выражения (10.8) значения плотностей тока в обмотках, получают

0,556 0,136

q’₁=  = 0,2059 мм²; q’₂=  = 0,059 мм²;

2,7 0,852,7
2,38

q’₃=  =1,037 мм²;

0,852,7
По табл. 5.2 выбирают стандартные сечения, ближайшие к полученным, а также диаметры голых проводов, диаметры проводов с изоляцией и массу 1 м провода.

---

Результаты выбора проводов сводят в табл. 10.4 и уточняют плотности токов в обмотках трансформатора.

Таблица 10.4

Выбор провода марки ПЭЛ (105 ⁰С)

Номер обмотки	Диаметр провода, мм	Диаметр пров. с изоляцией, мм	Сечение провода, мм2	Масса 1 м провода, г	Плотность тока, А/мм2
Первая	0,49	0,54	0,1886	1,68	2,94
Вторая	0,27	0,31	0,057	0,509	2,39
Третья	1,08	1,16	0,9161	8,14	2,6

Высоту обмотки, уложенную на каркасе, определяют по формуле
h₀= (h - 1) -2 , (10.9)
где =3 мм – толщина щечки каркаса, подставив которую в формулу (10.9), получают

h₀= (45,5 - 1) - 23 = 38,5 мм.
Число витков в одном слое каждой из обмоток

h₀ h₀ h₀

W_c1= ; W_c2= ; W_c3= ,

к_у1 d_1и к_у2 d_2и к_у3 d_3и
где к_у1 = 1.05, к_у2 = 1.06, к_у3 = 1.045 – коэффициенты укладки обмоток, выбирают из табл. 5.2; d_1и = 0.52 мм, d_2и = 0.31 мм, d_3и = 1.16 мм – диаметры проводов с изоляцией (табл. 10.4).

Подставив выбранные значения в формулы (10.10), получают

38.5 38.5 38.5

W_c1=  =68; W_c2=  = 117; W_c3=  =32.

1.050,54 1,060,31 1,0451,16
Тогда число слоев в обмотках трансформатора

W₁ 615 W₂ 1224 W₃ 36

N_с1=  =  =9; N_с2=  =  =10,46; N_с3=  =  =1,125.

W_c1 68 W_c2 117 W_c3 32
Округлив значения до целого числа, получают N_с1 = 9; N_с2 = 11; N_с3 = 2.

В качестве межслоевой изоляции в первичной обмотке применяем пропиточную бумагу ЭИП-50 толщиной 0,09 мм, которая прокладывается между всеми слоями (см. табл. 5.3).

Межслоевую изоляцию во второй обмотке укладываем при напряжении между двумя слоями более 50 В
U_с2= 2W_c2 Е_в = 21170,192= 44,9 В,
что менее 50 В. Следовательно, межслоевая изоляция не нужна, т.е. 

---