4. Расчёт рабочих обмоток трансформатора 4.1 Определение падения напряжения в первичной обмотке и во вторичных обмотках трансформатора

Величина падения напряжения в первичной обмотке и во вторичных обмотках трансформатора ∆U1,% и ∆U2 , % определяется для выбранной конфигурации магнитопровода, по полезной (отдаваемой) мощности Р₂ В • А, частоте питающей сети F_с, Гц (см. Таблицу 4. 1).

Таблица 4.1

Падение напряжения в обмотках трансформатора

Частота сети F, Гц Конструкция магнитопровода		Величина, %	Суммарная мощность вторичных обмоток P2, В А
			15-50
50	Броневая	∆U1 ∆U2	13-6 18-10

4.2 Определение числа рабочих витков обмоток трансформатора

Число рабочих витков каждой обмотки трансформатора Wn определяется по формуле

Wn =Еn *10⁴/(4.44*f_c*Вmax *Sст.акт ), (13)

Wn =9*10⁴/(4.44*50*1,4*5)=58 витков

где Еn - Величина обмоток ЭДС трансформатора, (Е_Г} Е₂, Ез), В; f_с - частота питающей сети, Гц; Bmах максимальная магнитная индукция, Тл;

Sст.акт- активное сечение стали трансформатора, см² (Приложение 1) Полученное количество витков прямопропорционально напряжению рабочих обмоток трансформатора.

4.2.1 Определение эдс, создаваемой магнитным полем в обмотках

трансформатора

Величина ЭДС Е_n, В создаваемой магнитным полем в обмотках трансформатор определяется по формуле

Е_n=U_n (1-∆U_n*10^-2). (14)

Е_n=10*(1-11*10^-2)=9

где ∆U_n - падение напряжения на первичных и вторичных обмотках трансформатора (∆U₁ , ∆U₂),%;

U_n-напряжение соответствующих обмоток (U₁,U₂,U₃)

4.3 Определение площади поперечного сечения провода обмотки трансформатора

Площадь поперечного сечения провода обмотки трансформатора Sпр , мм² определяется по формуле:

Sпр=I_n /σmax (15)

Sпр=1/1,65=0,6 мм²

где I_n-ток соответствующей обмотки трансформатора (I_1, I₂, I₃ ),А; σmax - плотность тока в обмотках. А/мм².

4.4 Определение диаметра провода

Диаметр провода dпр, мм вычисляется по формуле

dпр= ( 4/π)* Sпр = 4/3,14*0,6=0,9мм

где Sпр - площадь поперечного сечения провода, мм².

4.5 Выбор провода обмоток трансформатора

Для однофазных силовых трансформаторов рекомендуется использовав, многослойной рядовой обмотки. Это необходимо как по условиям электрической изоляции обмоток, так и для защиты провода от механических повреждений и сползания. Обмотка, изображённая на рис.2 называется многослойной рядовой Отдельные витки укладываются плотно друг к другу, т. е. виток к витку.

Рисунок 2 - Расположение обмоток трансформатора

А) на гильзе Б) на каркасе

обмоточные провода представляют собой проволоку круглого сечения, покрытую изоляцией, которая предохраняет от замыкания расположенные рядом витки обмотки.

В качестве материала для изготовления проволоки используется в основном медь, имеющая малое удельное сопротивление. По виду изоляции обмоточные. Провода делятся на три группы: провода с эмалевой изоляцией; провода с волокнистой, плёночной или бумажной изоляцией; комбинированной изоляцией.

При изготовлении обмоток трансформаторов и дросселей малой мощности наиболее широко применяются провода с эмалевой изоляцией. Их основным достоинством является малая толщина изоляционного слоя и не высокая стоимость. При малых диаметрах проводов (0,05-0,40 мм) применение других видов изоляции нежелательно, так как приводит к значительному увеличению размеров, массы и стоимости трансформаторов и дросселей. Все виды эмалированных покрытий обмоточных проводов обладают достаточно высокой стойкостью к воздействию лаков, применяемых для пропитки обмоток.

Недостатком проводов с эмалевой изоляцией, изготовленной на основе масляных эмальлаков на тунговом и льняном маслах с добавлением фенолформальдегидных смол (марки ПЭЛ), является низкая механическая прочность изолирующего слоя. Однако, в настоящее время нашли широкое применение высокопрочные эмали типа винифлекс, а в последнее время разработаны эмали на основе полиамидных эмальлаков, обеспечивающие высокие механические свойства и допускающие более высокую, чем для обычных эмалей, рабочую температуру.

Отечественной промышленностью выпускаются круглые проволоки с эмалевой

изоляцией следующих марок:

1. Для работы при температуре до + 15 °С - ПЭЛ с эмалевым покрытием из лака на масляной основе (ГОСТ 2773-69);

2. Для работы при температуре + 105 °С ПЭВ-1 и ПЭВ-2 эмалевым высокопрочным покрытием (утолщённым для ПЭВ-2) из лака ВЛ-931 (ГОСТ 7262-70);

3. Для работы при температуре +120 ° С ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 с эмалевым высокопрочным покрытием на основе, полиуретанового лака с утолщённым слоем для ПЭВТЛ-2 (МРТУ 16.505.009-64);

4. Для работы при температуре + 130 °С - ПЭВТВ с эмалевым покрытием из полиэфирного лака (ОСТ 16.505.001-70);

5. Для работы при температуре + 220 °С - ПНЭТ-имид с эмалевым покрытием на основе полиимидов (ТУ 16.06,374-69).

6. Кроме круглого, выпускается также и прямоугольный провод марки ПЭВП, покрытый слоем высокопрочной эмали (Т 16.505.08.-70).

В качестве волокнистой изоляции обмоточных проводов используется шёлк лавсан, хлопчатобумажная пряжа и стекловолокно, обладающие достаточной механической и электрической прочностью. Промышленностью выпускается провод марки ПЛБД с изоляцией одним слоем шёлка лавсан и одним слоем хлопчатобумажной пряжи для работы при температуре +105°С (МРТУ 2.017.17-63). Необходимая механическая и электрическая прочность проводов указанных марок обеспечивается только в результате пропитки волокнистой изоляции соответствующими лаками.

Для работы при более высоких температурах применяются провода: Для работы при температуре +155°С - ПСД с изоляцией из двух слоев стекловолокна с подклейкой и пропиткой нагревостойким лаком (ГОСТ 7019-71);

Амплитудное значение рабочего напряжения вычисляется через заданное (действующее) значение рабочего напряжения

Upmakc=√2U_p, (17)

Upmakc=√2*220=311,1В

Uисп=600В

Рис.3 - График зависимости испытательного напряжения от рабочего напряжения обмоток в амплитудных значениях