(20)

Температура провода в нагретом состоянии достигает 100 - 110˚C. Подставляя в (20) значение ρ_м для этой температуры ρ_м = 0,0214 ^.10^-4 Ом ^. см, получим:
P_м = 2,4δ²G_м, Вт (21)
δ- плотность тока в А/мм²;

G_м - вес провода, кг.

Вес меди каждой обмотки можно найти из выражения:
G_м = l_{ср в}^.w^.g_м ^.10^-3, кг. (22)
где l_{ср в} - средняя длина витка обмотки;

w - общее число витков обмотки;

g_м- вес I м провода, г .

Для двухкатушечного стержневого трансформатора необходимо брать половинное значение числа витков обмотки w, рассчитанного ранее, поскольку обмотки распределены поровну на две катушки.

Не внося существенной погрешности в расчеты, можно вместо вычисления средних длин витков для каждой обмотки (l_{ср в1}, l_{ср в2}, ....... и т.д.) принять для обмоток одинаковую среднюю длину l_{ср в} , вычисляя ее из зависимости:
l_{ср в}  2(a + b +2) (23)
где - полная толщина намотки катушки.

Таким образом, зная плотность тока в каждой обмотке, ее число витков, вес одного погонного метра провода и пользуясь выражениями (21), (22)и (23)можно определить суммарные потери в меди в каждой катушке:

P_{м кат} = P_{м 1}+ P_{м 2} +............+ P_{м n} (24)
и во всем трансформаторе (если катушек несколько, то найденная величина P_{м кат} умножается на число катушек, как например, в двухкатушечном стержневом трансформаторе).

Как было замечено выше, в трансформаторах малой мощности нагрев магнитопровода практически не влияет на температуру перегрева обмоток Т_м по отношению к температуре окружающей среды. Поэтому температуру перегрева можно определить по формуле:
(25)
где P_{м кат} - потери в меди одной катушки, Вт;

S_{м кат} - поверхность охлаждения данной катушки, см²;

_м - коэффициент теплопередачи, Вт/см² С.

В связи с тем, чточасть торцевых поверхностей катушки и часть ее боковых поверхностей, закрытые магнитопроводом, в процессе передачи тепла окружающей среды практически не участвуют, можно считать, что охлаждающая поверхность в формуле (25) включает в себя лишь открытые боковые поверхности данной катушки:

---

S_{м кат} = 2h(a + b +4), см² (26)
Значение коэффициента теплопередачи _м зависит от ряда факторов: температуры перегрева, мощности и т.д. Однако, в первом приближении можно считать, его значение постоянным и равным _м= 1,2 ^.10^3 Вт/см²С. Если полученная в результате расчёта величина Т_м близка к 70°С (для провода ПЭЛ) или 85°С (для провода ПЭВ), то трансформатор рассчитан правильно, т.е. при температуре окружающей среды Т_окр = 35°С (по ГОСТу) рабочая температура катушки будет близка к:
Т_кат = Т_окр + Т_м = 35°С + 70°С = 105°С – для ПЭЛ,

Т_кат = Т_окр + Т_м = 35°С + 85°С = 120°С – для ПЭВ.
В тех случаях, когда найденная величина Т_м больше указанных выше допустимых значений, для уменьшения ее следует увеличить сечение провода, т.е. уменьшить плотность тока (при наличии в окне свободно­го места). Если увеличить сечение провода без изменения типоразмера магнитопровода и числа витков нельзя, то необходимо либо увеличить сечение магнитопровода при сохранении прежней величины индукции, либо увеличить индукцию, сохранив прежнее сечение магнитопровода. Увеличивать индукцию следует до величины, при которой относительное значение тока холостого хода остается в пределах, указанных в данной методике. В обоих случаях сечение провода может быть увеличено за счёт освободившегося в окне места.

Если найденная из расчёта величина Т_м меньше допустимой на 30-40%, то следует уменьшить типоразмер магнитопровода и произвести перерастёт трансформатора, увеличивая плотности тока в обмотках, и, если допустимо по величине относительного тока холостого хода, увеличивая индукцию.
Определение веса трансформатора

Ранее из таблицы 6 или 7 был выписан вес магнитопровода (стали) рассчитываемого трансформатора G_ст , г. По формуле (22) были рассчитаны веса меди каждой обмотки G_м1, G_м2 и т.д. Следовательно, вес меди обмоток одной катушки равен:
G_{м кат} = G_{м 1}+ G_{м 2} +............+ G_{м n}, г
Поскольку при определении этого веса не были учтены веса изоляции проводов, межслоевой и межобмоточной изоляции, а также вес каркаса, то необходимо G_{м кат} увеличить на 5%,получая вес катушки с обмот­ками

---

G_кат. Если катушек несколько, например k, то это соответствующим образом учитывается при подсчёте веса трансформатора:
G_тр = G_ст + kG_кат, г (27)
Определение КПД трансформатора

Величину КПД трансформатора следует определять по формуле
% = P_н/(P_н + P_ст + kP_{м кат}) (28)
где все величины известны из предыдущих расчётов.

Анализ формулы (28) показывает, что КПД тем выше, чем меньше потери энергии в стали и меди обмоток. Потери в стали, в свою оче­редь, определяются величиной магнитной индукции, маркой стали, тол­щиной стального листа, частотой напряжения сети. Потери в меди зависят от материала проводов, длины проводов, их поперечного сечения, а также от величины тока, протекающего по проводу. Предложенная мето­дика позволяет оптимальным образом учесть все перечисленные факторы, и рассчитанный трансформатор имеет примерно такой КПД, какой указан в таблице 5.


Ход работ:

1. Изучить краткие теоретические сведения и методику расчета трансформатора.

2. Получить задание у преподавателя.

3. В соответствии с вариантом задания выписать исходные данные для расчета трансформатора.

4. Используя методику расчета и справочный материал, из приложения к данной работе, произвести расчет и выбор магнитопровода (2 учебных часа).

5. Используя методику расчета и справочный материал, из приложения к данной работе, произвести конструирование катушек трансформатора (2 учебных часа).

6. Выполнить эскиз магнитопровода с обмотками в масштабе 1:1 или 2:1 в двух проекциях на миллиметровой бумаге. Для стержневого двухкатушечного трансформатора можно обмотку в разрезе показать лишь для одного стержня. На эскизе необходимо указать габаритные размеры катушки, магнитопровода и трансформатора в сборе, кроме того, необходимо указать величину зазора (c - k_в)с учётом выпучивания катушек при намотке.

Варианты заданий

№ вар.	Напряжение сети U1, В	Частота сети f, Гц	Напряжение обмотки U2, В	Ток обмотки I2, А	Напряжение обмотки U3, В	Ток обмотки I3, А
1	220	50	5	3	14	4
2	220	50	4	3	15	4
3	220	50	6	2	13	5
4	220	50	7	4	12	3
5	220	50	8	4	10	4
6	220	50	9	3	11	5
7	220	50	10	4	9	3
8	220	50	12	5	8	4
9	220	50	14	4	6	5
10	220	50	7	2	13	4
11	220	50	9	2	10	5
12	220	50	13	5	9	5
13	220	50	15	4	5	4
14	220	50	6	3	13	5
15	220	50	6	4	12	3

---

Отчёт по практическим работам должен содержать:

1. Наименование и цель работ.

2. Номер и исходные данные варианта.

3. Расчет типа магнитопровода и его выбор (Практическая работа №1).

4. Расчет по конструированию катушек трансформатора (Практическая работа №2).

5. Эскиз магнитопровода с обмотками в масштабе 1:1 или 2:1 в двух проекциях на миллиметровой бумаге.

5. Вывод.

Контрольные вопросы:

1. Назовите параметры трансформаторов.

2. Назовите параметры магнитопроводов.

3. Как классифицируются трансформаторы питания?

4. Чему равна габаритная мощность трансформатора, если его нагрузкой является однополупериодный выпрямитель?

5. Чему равно падение напряжения на обмотках трансформатора?

6.. Как классифицируются согласующие трансформаторы по конструкции магнитопровода?

7. От каких параметров зависит постоянная времени трансформатора?

8. Как определяется конструктивная постоянная трансформатора?

9. Назовите основные типы магнитопроводов трансформатора.

Список использованных источников

1. 
   Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств/ А.Б. Грумбина. М., 1990.
   
2. 
   2. Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры / Г. Д. Фрумкин. М., 1989.
   
3. 
   3. Рычина Т.А. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы/ Т. А. Рычина, А. В. Зеленский. М., 1989.
   
4. 
   Бальян, Р.Х. Трансформаторы малой мощности/ Р.Х. Бальян Л., 1961.
   
5. 
   Расчёт трансформаторов и дросселей малой мощности/ И. И. Белопольский, Л. Г. Пикалова. Л, 1963.
   

ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1

Марка стали	Э310,Э320, Э330,Э41,Э42, Э43	Э340,Э350, Э360	Э310,Э320, Э330, Э44, Э45, Э46	Э340,Э350, Э360
Толщина листа или ленты	0,35–0,5 мм	0,05–0,1 мм	0,2–0,35 мм	0,05–0,1 мм
Pраб, ВА	Индукция Bm, Тл
	f =50 гц		f =400 гц
10	1,1	1,2	1,0	1,15
20	1,26	1,4	1,08	1,33
40	1,37	1,55	1,13	1,47
70	1,39	1,6	1,14	1,51
100	1,35	1,6	1,12	1,5
200	1,25	1,51	1,02	1,4
400	1,13	1,43	0,92	1,3
700	1,05	1,35	0,83	1,2
1000	1,0	1,3	0,78	1,15
2000	0,9	1,2	0,68	1,05

---

Таблица 2

Частота тока сети, Гц	Тип сердечника	Мощность трансформатора, Pн, Вт
		25  50	50 300		300  10000
		Плотность тока, А/мм2
50	Стержневой	5  4		4  2,5		2,5  2
	Броневой	4  3,5		3,5 2,3		2,3  1,8
400	Стержневой	-		6  4		4  2,8
	Броневой			4  3,0		3,0  2,5

Таблица 3

Тип сердечника	Мощность трансформатора, Pн , Вт
	25  50	50 300		300  10000
	Коэффициент заполнения окна Kм
Стержневой	0,2  0,23		0,23  0,3		0,3  0,35
Броневой	0,23  0,26		0,26  0,35		0,35  0,4

Таблица 4

Тип сердечника	Толщина листа стали, мм
	0,08	0,1	0,15	0,2	0,35
	Коэффициент заполнения сердечника Kст
Стержневой ленточный	0,87		0,9	0,91	0,93
Броневой пластинчатый		0,75	0,84	0,89	0,94

Таблица 5

Частота тока сети, Гц	Мощность трансформатора, Pн, Вт	15  50	50  150	150  300	300  1000	Свыше 1000
50	КПД 	0,5  0,8	0,8 0,9	0,9  0,93	0,93  0,95	
	cos	0,9  0,93	0,93  0,95	0,95 0,93	0,93  0,94	
400	КПД 	0,84	0,84 0,95	0,95  0,96	0,96  0,99	0,99
	cos	0,84	0,84 0,95	0,95  0,96	0,96  0,99	0,99

---

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