, h, l_ст ), его вес G_ст, полное сечение магнитопровода S_ст = (ab), активное сечение стали сердечникаS_ст.акт = S_стk_ст, площадь окна S_о = ch и величину S_оS_ст.
На этом этапе расчета делается эскиз (в масштабе) магнитопровода с показом размеров (в мм).

Определение тока холостого хода

После того, как выбран магнитопровод трансформатора, нетрудно найти величины полных потерь в стали Р_ст , намагничивающей мощности Q_ст, абсолютное и относительное значения тока холостого хода.

Относительное значение - это ток холостого хода 1₀ , выраженный в %от первичного номинального тока.

Полные потери в стали могут быть определены по формуле:
Р_ст = Р_стG_ст , (4)
где Р_ст - удельные потери, Вт/кГ;

G_ст - вес магнитопровода, кГ.

Величина Р_ст зависит от выбранного значения магнитной индукции, марки стали, ее толщины и частоты сети. На рисунках 3 и 4приведены экспериментальные кривые зависимости удельных потерь в трансформаторных сталях от индукции для наиболее часто применяемых марок (для частот 50 Гц и 400 Гц, соответственно).

Абсолютное и относительное значения активной составляющей тока холостого хода определяются по формулам:
I_0а = Р_ст/U₁ A; I_0а% = (I_0а/I_1н)^.100 = (Р_ст/S_1н) ^.100, (5)
где I_1н = S_1н /U₁ = Р_н /(U₁η_н cos_1н) A.
Q_ст =Q_ст^.G_ст Вaр. (6)

где Q_ст - полная удельная намагничивающая мощность, Вaр/кг.
Величина Q_ст определяется по кривым, приведенным на рис. 5 и 6 (для частот 50 и 400 Гц).

Полная намагничивающая мощность Q_стзависит от выбранного значения магнитной индукции, марки стали, ее толщины, конструкции магнитопровода и его геометрических размеров, а также от частоты сети.

Абсолютное и относительное значения реактивной составляющей тока холостого хода находятся по формулам:
I_0р = Q_ст/U₁ A; I_0р% = (I_0р/I_1н)^.100 = (Q_ст/S_1н

---

) ^.100 (7)
Величина относительного тока холостого хода на основании I_0а% и I_0р% равна:
(8)

Если величина относительного тока холостого хода при частоте сети 50 Гцлежит в пределах 30  50%, а при частоте сети 400 Гц в пределах 5  30%, то выбор магнитопровода на этой стадии расчета можно считать оконченным.

Если значение относительного тока холостого хода больше 50% (при f =50 Гц) или 30% (при f =400 Гц), то следует уменьшить индукцию в магнитопроводе. Если значение относительного тока холостого хода меньше 30% (при f =50 Гц) или 5% (при f =400 Гц), то индукцию к магнитопроводе следует увеличить.

Расчет следует повторять до тех пор, пока относительный ток холостого хода не будет лежать в указанных пределах.

КОНСТРУИРОВАНИЕ КАТУШЕК ТРАНСФОРМАТОРА

Pасчет катушек

Расчет обмоток трансформатора заключается в определении числа витков и диаметра провода каждой из них.

1. На основании формулы (1)имеем:
w₁ = (E₁10⁴)/( 4,44 fB_mS_ст.акт); w₂ = (E₂10⁴)/( 4,44 fB_mS_ст.акт) и.т.д. (9)
Все величины, входящие в правые части приведенных выражений известны, за исключением ЭДС.

Если обозначить величины падений напряжений в обмотках, вы­раженные в %от номинального, через U₁% , U₂% и.т.д., то ЭДС обмоток могут быть найдены из выражений
; и.т.д. (10)

Ориентировочные значения величия U₁% и U₂% для броневых трансформаторов на 50 и 400 Гцс наибольшим напряжением вторичной обмотки до 1000 В,работающих при температуре перегрева обмоток t_м = 50 С приведены в таблице 8. При использовании стержневых магнитопроводов указанные в таблице 8 величины U₁% и U₂% должны быть уменьшены на 20 – 30%. При расчете многообмоточных трансформаторов рекомендуется принимать U₂% для обмоток, расположенных непосредственно на первичной, на 10 – 20% меньше, а для наружных на 10 -20% больше указанных в таблице 8.

2. Рассчитав по формулам (9) числа витков обмоток (округляя полученные значения до ближайших больших), можно перейти к определению сечений и диаметров проводов обмоток по известным значениям токов

---

I_2, I₃ и т.д., а также по известной плотности тока в обмотках (Таблица 2). Следует иметь в виду, что в таблице 2 приведены средние значения плотности тока для всей катушки в целом. Поэтому, определяя плотность тока в первичной обмотке, расположенной непосредственно на магнитопроводе, следует уменьшать средние значения на 15 – 20%; соответственно следует увеличивать плотности тока во вторичных обмотках на 10 – 15%.

Сечения проводов обмоток определяются по формуле

, [мм²] (11)

Ток первичной обмотки, необходимый для определения сечения провода этой обмотки, находят по формуле

(12)

где все величины известны.

Токи вторичных обмоток известны по условию. Диаметр провода находят по формуле:

, [мм] (13)

3. Следующим этапом является выбор марки провода. При изготовлении обмоток трансформаторов малой мощности наиболее ши­роко применяются провода с эмалевой изоляцией, т.к. такой изоляционный слой дешев и имеет малую толщину. Недостатком проводов с эмалевой изоляцией (типа ПЭЛ) является низкая механическая прочность изолирующего слоя. Однако в настоящее время выпускаются провода с высокопрочной эмалевой изоляцией с одинарным и двойным покрытием (ПЭВ- 1 и ПЭВ-2). Провода марок ПЭЛ и ПЭВ-1 рекомендуются при напряжениях обмоток до 500 В, при напряжениях свыше 500 Вследует применять ПЭВ-2. Провода других марок используются в специальных трансформаторах.

Номинальные данные обмоточных проводов приведены в таблице 9а. Выбрав параметры проводов, ближайшие к найденным по формулам (11) и (13), следует выписать из таблицы 9а следующие данные:

- номинальный диаметр провода без изоляции d_пр, мм;

- диаметр провода с изоляцией d_из , мм;

- сечение провода без изоляции S _пр, мм²;

- вес 1 м провода
g_м = γ_мS _прl _пр , г
где l _пр = 100 см; γ_м = 8,9 г/см³.

Двусторонняя толщина изоляции проводов приведена в таблице 9б.

Для определения

---

d_из необходимо к d_пр прибавить именно ту цифру, которая указана в таблице двусторонней изоляции провода.

В дальнейших расчетах необходимо использовать параметры проводов, полученные из таблиц 9а и 9б, а не определенные по формулам (11) и (13).


Конструкция обмоток

Конструктивный расчет обмоток заключается в выборе основания для намотки (гильзы или каркаса), длины намотки, числа витков в слое и числа слоев каждой обмотки, а также в выборе межслоевой и межобмоточной изоляции. Эскиз каркаса с обмотка­ми для трехобмоточного трансформатора представлен на рис. 7.

Катушка с обмотками у броневого трансформатора одна и располагается на среднем стержне. У стержневого трансформатора обычно две катушки и находятся они на обоих стержнях, при­чем каждая катушка содержит половинное число витков соответ­ствующей обмотки трансформатора.

Проверка размещения обмоток производится в следующей пос­ледовательности:

а) определяется число витков в слое w_ссогласно зависимости:

, (14)

где h' = h –1 - высота каркаса (меньше на 1 мм высоты окна магнитопровода, мм;

δ' - толщина щеток и стенок каркаса (обычно равна 1,5 - 4,3 мм в зависимости от диаметра провода);

k_у- коэффициент укладки, определяемый по таблице 10(учитывает неплотность намотки),

d_из - диаметр провода с изоляцией, мм.
б) Определяется толщина каждой обмотки:



(15)
где: w- число витков каждой обмотки;

_из - толщина прокладок (изоляции) между слоями, мм;

N= w/w_с- округляется до ближайшего большего целого числа и определяет число рядов в слое.

В качестве прокладок между слоями рекомендуется выбирать: при проводах диаметром менее 0,1 мм - конденсаторную бумагу толщиной 0,01 мм; при проводах диаметром 0,1 - 0,5 мм - телефонную бумагу толщиной 0,05 мм и при проводах диаметром более 0,5 мм - кабельную бумагу толщиной 0,12 мм.

в) определяется полная толщина намотки. Для Ш - образных (броневых) магнитопроводов она находится из зависимости:

 = δ₁ + δ₂ + ……. + δ_n + (δ' +1) + n^.d_мо, мм (16)
где d_мо - толщина межобмоточной изоляции, мм;

n- число обмоток.

Для стержневых магнитопроводов, у которых обмотки располагаются на обоих стержнях (две катушки) и содержат половинное число витков каждой обмотки, полная толщина намотки одной катушки находится из зависимости:

---

 = δ₁/2 + δ₂/2+ ……. + δ_n/2+ (δ' +1) + n^.d_мо, мм (17)
В заключение этого этапа расчета следует определить зазор между катушкой и магнитопроводом (для броневых и однокатушечных стержневых трансформаторов) или двумя катушками (для стержневых трансформаторов с двумя катушками). Если величина этого зазора, равная (c - k_в)для броневых и однокатушечных стержневых трансформаторов или (c - 2k_в) для стержневых трансформаторов с двумя катушками окажется в пределах 0,5 - 5,0 мм, то катушки нормально укладываются в окно сердечника.

Здесь k_в- коэффициент, учитывающий выпучивание обмоток при их намотке, c- ширина окна магнитопровода (Рисунки 1,2).

Зазор в 5 мм допустим лишь для больших трансформаторов малой мощности (около 800 ВA при f = 50 Гц и около 2500 ВА при f = 400 Гц. С уменьшением мощности допустимый зазор пропорционально уменьшается. Если полученный зазор меньше указанного, то сле­дует либо увеличить индукцию, либо подобрать провода меньших диаметров (увеличив тем самым плотность тока), либо перейти к ближайшему большему типоразмеру магнитопровода. При чрезмерной же свободе в окне (свободно более 15-20% площади окна) - к ближайшему меньшему типоразмеру магнитопровода, после чего по­вторить расчет заново. На этом конструктивный расчет трансфор­матора заканчивается.
Определение температуры перегрева обмоток

После того, как найдены геометрические размеры обмоток трансформатора, можно перейти к определению их рабочей температуры. Прежде всего необходимо найти величину суммарной мощно­сти потерь в обмотках каждой катушки,
(18)
где, кроме выше обозначенного:

r- сопротивление провода обмотки, Ом;

ρ_м - удельное сопротивление медного провода при рабочей температуре, Ом ^. см.

В формуле (18) δв А/мм² , S_пр в см² , l_пр - общая длина провода обмотки в см.

Заменяя в (18) произведениеS_прl_пр его значением из
G_м = γ_мS_прl_пр , (19)
где G_м - вес провода обмотки, г;

γ_м- удельный вес меди (γ_м = 8,9 г/см³),получим:

---

Смотрите также файлы

• Iii. Перечень вопросов для подготовки личного состава территориальных органов мчс россии в области организации тушения пожаров и проведения аварийноспасательных работ.docx

• Отчет по учебной практике По пм. 02 Методика внеурочной работы и дополнительного образования в области физической культуры по специальности 49. 02. 01 Физическая культура.docx

• Практическая работа 1 Плиско Елена Юрьевны Тема Особенности содержания обновленных фгос ооо, фгос соо.docx

• Математические методы в психологии.docx

• Теоретические принципы организационных конфликтов.doc