расчет трансформатора малой мощности

1 ВЫБОР МАГНИТОПРОВОДА ТРАНСФОРМАТОРА 3
1.2 РАСЧЕТНАЯ МОЩНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА 3
1.2 СЕЧЕНИЕ СТЕРЖНЯ И РАЗМЕРЫ ОКНА 4
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВИТКОВ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА 7
2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ 7
2.2 ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА НА ВИТОК И ЧИСЛО ВИТКОВ 8
2.3 ПЕРЕРАСЧЕТ 9
3 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ В СТАЛИ И ТОКА НАМАГНИЧЕВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 10
3.1 ПОТЕРИ В СТАЛИ 10
3.2 АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА 11
3.3 РЕАКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА 11
3.4 ТОК ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ ПРИ НОМИНАЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ 11
3.5 ТОК ХОЛОСТОГО ТОКА ТРАНСФОРМАТОРА 12
3.6. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА 12
4 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА 13
4.1 ВЫБОР ПЛОТНОСТЕЙ ТОКА В ОБМОТКАХ 13
4.2 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ 13
4.3 СТАНДАРТНЫЕ СЕЧЕНИЯ И ДИАМЕТРЫ ПРОВОДОВ 13
4.4 ОБМОТКА ТРАНСФОРМАТОРА 14
4.5 МЕЖСЛОЕВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ 15
4.6 МЕЖОБМОТОЧНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ 15
4.7 НАРУЖНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ 16
4.8 РАДИАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ КАТУШКИ ТРАНСФОРМАТОРА 16
4.9 СРЕДНЯЯ ДЛИНА ВИТКА ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА 18
4.10 МАССА МЕДИ 18
4.11 ПОТЕРИ В ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА 19
5 ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРА НА НАГРЕВАНИЕ 19
6 ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И КПД ТРАНСФОРМАТОРА 21
6.1 АКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА: 21
6.2 ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ОБМОТОК 21
6.3 ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ ПРИ НОМИНАЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ 23
6.4 ПОЛНЫЕ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВТОРИЧНЫХ ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ 24
6.5 ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВТОРИЧНЫХ ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА 24
6.6 КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ НОМИНАЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ 24
6.7 КОЭФФИЦИЕНТА НАГРУЗКИ 25
7 ТОК ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 25
7.2 КРАТНОСТЬ ТОКА ВКЛЮЧЕНИЯ 26
8 ВЫВОДЫ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА И СВОДНЫЕ ДАННЫЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30

Для определения относительных индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток сначала рассчитаем следующие величины:
(6.3)
(6.4)
(6.5)
(6.6)
Приближенные значения площадей каналов рассеяния обмоток трансформатора, при размещении обмоток в порядке 1-2-3:
(6.7)
где – толщина межобмоточной изоляции между соответствующими обмотками трансформатора, мм.
Теперь рассчитываем относительные индуктивные сопротивления рассеяния обмоток по формуле:
(6.8)
Определяем относительные индуктивные сопротивления рассеяния каждой из обмоток, подставляя в (6.8) результаты расчетов по (6.3)-(6.7). При этом значение высоту обмотки подставляем в м, а площадь канала рассеяния n-ой обмотки трансформатора в м2:
6.3 Падение напряжения на обмотках трансформатора в относительных единицах при номинальной нагрузке
(6.9)
(6.10)
(6.11)
6.4 Полные падения напряжения на вторичных обмотках трансформатора в относительных единицах
(6.12)
; (6.13)
6.5 Действительные напряжения на вторичных обмотках трансформатора
(6.14)
Проверяем:
Полученные значения U12 % и U13 % при расчетном ограничении по падению напряжения отличаются от заданных не более чем на 2 %,
6.6 Коэффициент полезного действия трансформатора при номинальной нагрузке
(6.15)
где и – активные мощности нагрузок во вторичных обмотках трансформатора, Вт:
(6.16)
Подставляем найденные значения активных мощностей нагрузок в (6.15):
6.7 Коэффициента нагрузки
Значение коэффициента нагрузки при котором КПД трансформатора принимает максимальные значение:
(6.17)
7 ТОК ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
При включении трансформатора в сеть переменного напряжения возникает большой всплеск тока, который необходимо учитывать при выборе защитной аппаратуры и определяется выражением:
(7.1)
где – коэффициент включения, определяется по [1] при различных значениях отношения r1/2πƒL1, где
(7.2)
Тогда ток включения равен:
7.2 Кратность тока включения
(7.3)
C учетом тока включения выбираем предохранители в первичной обмотке трансформатора.
8 ВЫВОДЫ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА И СВОДНЫЕ ДАННЫЕ
Так как диаметр проводов для 1-й и 2-й обмоток меньше 0,05-0,2 мм², выводные концы и отводы в трансформаторе выполняем гибким монтажным проводом сечением 0,05 мм² марки МГШДЛ. Для 3-й обмотки, диаметр которой 0,9 мм выводы и отводы делаем обмоточным проводом марки МГШДЛ, причем отводы выполняем петлей.
Конструкция выводов для открытых низковольтных трансформаторов показана на рисунок 8.1. В этой конструкции выводы осуществляются путем припайки проводов обмоток, одетых в изоляционные (полихлорвиниловые или фторопластовые) трубки, к лепесткам, распложенным на изоляционных панелях. Панель с лепестками крепится к стяжной обойме.
С целью уменьшения числа необходимых деталей при намотке катушки на каркас выводные контакты или лепестки закрепляют на одну из его щечек с конструкцией (рисунок 8.2), в которой лепестки размещаются по наружному периметру в торцевых частях катушки.
Рисунок 8.1. Конструкция выводов в низковольтных трансформаторах. Рисунок 8.2. Установка лепестков на катушке в трансформаторе. Трансформатора броневого типа показан на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3. Трансформатор броневого типа с ленточным магнитопроводом
По результатам расчета трансформатора составляем таблицу обмоточных данных, в которой указываются параметры всех обмоток трансформатора.
Таблица 8.1. Обмоточные данные
Наименование параметра Номер обмотки 1 2 3 Марка провода ПЭЛ ПЭЛ ПЭЛ Сечение провода, мм² 0,04909 0,03142 0,6362 Диаметр провода с изоляцией, мм 0,275 0,225 0,96 Число слоев в обмотках 10 5 2 Число витков в слое 67 82 19 Число витков в обмотке 673 406 38 Длина обмотки, м 0,083 0,103 0,136 Масса меди, г 25 12 26 Выводы (марка, сечение) МГШДЛ МГШДЛ 0,05 0,05 0,64 Тип изоляции и толщина, мм: -между слоями – КТН 0,05 ЭИП-63Б 0,11 -между обмотками телефонная бумага, электроизоляционный картон 0,3 -наружная бумага ЭИП-63Б, батистовая лента 0,38 0,38 0,38
Сводные данные:
- напряжение обмоток, мощности и частота………...220/127/12 В; 32,241/10/20 ВА; 400 Гц
тип магнитопровода трансформатора………………………….……….…броневой ленточный
марка стали и толщина……………………………………………………………..……3414/0,15 мм.
токи обмоток и ток холостого хода, А………..………………………..0,147/0,079/1,667; 0,034
масса стали сердечник, кг…………………………………………………………………………..0,126
отношение массы стали к массе меди………………………………………………………..…2,022
потери в стали сердечника, Вт…………………………………………………………………...2,468
потери в меди обмоток, Вт………………………………………………………………………..1,248
отношение потерь в меди к потерям в стали……………………………………..…………..0,506
КПД при номинальной нагрузке…………………………………………………….……………..0,843
Максимальное превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды, 0С…………………………………………………………………………..……………………..…45,028
максимальная температура обмотки, 0С……………….………………………………...…..95,028
отношение тока холостого хода к току первичной обмотки……………………………...0,197
полные падения напряжений на вторичных обмотках трансформатора при номинальной нагрузке, %………………………………………………………………...…...………....…….1,355/0,717.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Методическое пособие для выполнения курсовой работы по трансформаторам малой мощности. НЧОУ ВПО «Южно-Сахалинский институт экономики, права и информатики». Южно-Сахалинск: 2012.
Белопольский, И.И., Каретникова, Е.И., Пикалова, Л.Г. Расчет трансформаторов и дрос-селей малой мощности.// И.И. Белопольский, Е.И. Каретникова, Л.Г. Пикалова. - М.: Энергия, 1963. – 263 с.
6
21
2