Расчет укладки обмоток в окне

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 16

Условное обозначение

Наименование размеров

Размеры, мм

по высоте окна

по ширине окна

ВН

Размеры обмотки ВН

h_k₁ = 71, 39

2b_k₁ = 18, 34

НН

Размеры обмотки НН

h_k₂ = 71, 55

2b_k₂ = 9, 12

Зазор на укладку

–

Разбухание изоляции после пропитки

Каркас (прокладка), стеклотекстолит

Наружная изоляция катушек, стеклолакоткань

Изоляция между обмотками ВН и НН

–

Зазор между катушками соседних стержней

–

Клин, стеклотекстолит

Охлаждающие вентиляционные промежутки

Общая толщина изоляции

– – –

7.5). Уточнение размеров окна h и b, значений коэффициента формы окна k и коэффициента заполнения окна медью К₀.

Выбираем наибольший из размеров обмоток

h_k = h_k₂ = 71, 55 (мм).

h = h_k + Δ h = 71, 55 + 14 = 85, 55 (мм);

b = 2b_k₁ + 2b_k₂ + Δ b = 18, 34 + 9, 12 + 32 = 59, 46 (мм);

k = h / b = 85, 55 / 59, 46 = 1, 439;

8). Проверка трансформаторов на нагрев.

8.1). Линейная нагрузка.

Трансформатор практически удовлетворяет условиям проверки на нагрев, т.к. AS 150 А/см.

9). Масса активных материалов.

9.1). Масса меди обмотки.

9.1.1). Средняя длина витков обмоток.

9.1.2). Масса меди обмотки.

;

9.2). Масса стали трансформатора.

9.2.1). Площадь поперечного сечения сердечника.

S_c = b_c·a_c = 65, 479·50, 369 = 3298 (мм²) = 32, 98 (см²).

9.2.2). Средняя длина сердечника.

l_{с ср} = 2·(h + b + 2a_c + K_p) =

= 2·(85, 55 + 59, 46 + 50, 369 + 0, 7) = 431, 052 (мм).

9.2.3). Масса стали магнитопровода.

9.3). Соотношение между массами стали и меди.

α = G_c / G_м = 10, 876 / 2, 809 = 3, 872.

Условие соотношения масс стали и меди выполняется, т.к. величина α = 3, 872 укладывается в диапазон 2 - 5.

10). Определение параметров.

10.1). Активные сопротивления обмоток.

;

10.2). Индуктивные сопротивления обмоток.

10.2.1). Индуктивность обмоток.

10.2.2). Индуктивные сопротивления обмоток.

10.3). Активное, индуктивное и полное сопротивление короткого замыкания трансформатора.

11). Потери в трансформаторе и его КПД.

11.1). Потери в меди обмоток.

11.2). Потери в стали.

11.3). Отношение потерь в меди к потерям в стали.

Р_м / Р_с = 20, 407 / 20, 102 = 1, 015.

11.4). КПД трансформатора.

Расчетное (96, 1 %) и выбранное по рисунку 3.2 (95 %) значения КПД отличаются на 1, 1 %.

12). Ток холостого хода.

12.1). Активная составляющая тока ХХ.

12.2). Реактивная составляющая тока ХХ.

12.2.1). Напряженность магнитного поля в стержне выбираем по таблице 3.7.

Нс = 414 А/м.

12.2.2). Средняя длина пути магнитного потока.

12.2.3). Реактивная составляющая тока холостого хода трансформатора.

12.2.4). Полный ток холостого хода.

12.2.5). Отношение тока холостого хода к номинальному току.

В пределы 0, 15 - 0, 02 укладывается.

13). Напряжение короткого замыкания.

13.1). Активная составляющая.

13.2). Реактивная составляющая.

13.3). Напряжение КЗ.

13.4). Напряжение на зажимах вторичной обмотки при нагрузке.

Значение U % можно принять равным напряжению короткого замыкания u_к % = 2, 313.

Эскиз магнитопровода и размещение обмоток (в двух проекциях).

содержание

Введение Пример расчета однофазного трансформатора

Содержание работы:

1. Рассчитать трансформатор.

2. Начертить эскиз магнитопровода и размещение обмоток (в двух проекциях).

3. Начертить схему соединения обмоток.

Вариант – 24.

Исходные данные.

№ п/п	Показатели	Обозначе-ние.	Данные
Основные данные
1	Номинальная мощность вторичной обмотки	Р_2н	1000 Вт
2	Номинальное напряжение первичной обмотки	U_1н	380 В
3	Номинальное напряжение вторичной обмотки	U_2н	26 В
4	Номинальная частота тока	f	50 Гц
Дополнительные данные (для данного типа и мощности трансформатора)
1	Коэффициент мощности нагрузки вторичной обмотки	Cosφ _2н	1, 0
2	Отношение массы стали к массе меди	α	4
3	Коэффициент заполнения сечения сталью	К_з	0, 86
4	Отношение высоты окна к ширине окна магнитопровода.	k	2
5	Коэффициент заполнения окна медью	К₀	0, 25
6	Общая толщина изоляции по высоте окна магнитопровода (таблица 3.5)	Δ h	14 мм
7	Общая толщина изоляции по ширине окна магнитопровода (таблица 3.5)	Δ b	32 мм
8	Число стержней, несущих обмотки	n_c	2 шт.
9	Удельное сопротивление меди при 15 ˚ С	ρ	1/57 (0, 01754) Ом·мм²/м
10	Коэффициент, учитывающий уменьшение длины сердечника за счет закруглений	К_р	0, 7
11	Коэффициент, учитывающий массу конструктивных элементов	К_к	1, 7
12	Температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при нагреве до 75^о С.	К_t	1, 24
13	Магнитная постоянная	μ ₀	4π ·10^–7
14	Удельные потери в стали при индукции 1, 0 Т и частоте 50 Гц (таблица 3.6)	р_с	0, 8

1). Выбор исполнения трансформатора и типа магнитопровода.

Т.к. вторичная обмотка трансформатора имеет мощность 1 кВА, а номинальная рабочая частота равна 50 Гц, то трансформатор по исполнению принимаем как брыгозащищенный, тип магнитопровода - гнутый стыковой.

2). Определим токи.

2.1). Ток вторичной обмотки.

2.2). Ток первичной обмотки.

2.2.1). КПД трансформатора.

Согласно графику (рис. 3.2) КПД трансформатора принимаем равным 0, 95 (η _н = 0, 95).

2.2.2). Составляющие тока первичной обмотки:

По графику (рис. 3.3) выбираем процентное значение тока ХХ. (I_0% = 13 %).

Реальное значение тока холостого хода равно:

Коэффициент мощности первичной обмотки Cosφ _1н:

Поскольку , то второй составляющей реактивного тока I_1рн можно пренебречь, т.е. I_1рн = I₀.

2.2.4). Ток первичной обмотки.

3). Выбор индукции магнитопровода и плотности тока в обмотках.

3.1). Индукция магнитопровода.

Т.к. для трансформатора выбран гнутый стыковой магнитопровод, то индукцию магнитопровода принимаем равной 1, 52 Т (B_S = 1, 52Т).

3.2). Плотность тока в обмотках.

Трансформатор имеет небольшую мощность 1 кВА, поэтому плотность тока для I и II обмоток предварительно принимаем:

δ ₁ = 2, 5 А/мм²; δ ₂ = 2, 5 А/мм².

4). Сечения стержня и ярма магнитопровода.

4.1). Поперечное сечение стержня.

4.2). Поперечное сечение ярма.

Т.к. магнитопровод гнутый стыковой, то S_я = S_с = 2836 мм².

4.3). Геометрические поперечные сечения с учетом коэффициента заполнения сечения сталью.

4.4). Размеры сторон геометрического поперечного сечения стержня (см. рис. 1).

4.5). Высота ярма.

h_я = а_с = 50, 369 мм.

5). Число витков обмотки.

5.1). Падение напряжения.

Из графика (рис. 3.6) определяем падение напряжения.

Δ U_% = 4, 5 %.

5.2). Число витков I обмотки.

5.3). Напряжение на один виток первичной обмотки при нагрузке.

Для вторичной обмотки напряжение на виток , поскольку обе обмотки сцеплены с одним и тем же магнитным потоком.

5.4). Число витков вторичной обмотки.

Значения w^*₁ и w₂ округляем значение до ближайшего целого.

w^*₁ = 388 витков; w₂ = 27 витков.

5.5). Рассчитаем дополнительные секции I обмотки.

Первичная обмотка (ВН) должна иметь две дополнительные секции и соответственно два вывода для регулирования напряжения.

Ступени напряжения и соответствующие им зажимы на панели выводов показаны в таблице 3.2.

		Таблица 3.2
АХ₃	АХ₂	АХ₁

5.5.1). Число витков на каждую ступень.

5.6). Окончательное значение числа витков первичной обмотки.

Значение w₁ округляем значение до ближайшего целого.

w₁ = 409 витков.

6). Сечение проводов обмоток.

6.1). Выбираем схему соединения обмоток (рис. 2).

6.2). Предварительный расчет поперечных сечений проводов обмоток.

Обмотки ВН и НН делятся на две части (катушки) с одинаковым числом витков и располагаются на обоих стержнях каждая.

Т.к. катушки соединены параллельно (см. рис. 2), то число витков каждой из них равно и соответственно, следовательно, сечение меди каждой катушки обмоток ВН и НН определяем то току, равному половине номинального.