ЭМС

δ12 = 0,2 ... 0,5 (мм); δВН = 0,3 ... 0,5 (мм) – внешняя изоляция обмоток;

ε2 = 1,0 ... 3,0 (мм) – расстояние от обмотки до бокового ярма или второй катушки.

Условием размещения обмотки в окне магнитопровода является:

≤ Q 0,9,

если это условие не выполняется, надо выбрать магнитопровод с большей высотой окна H и повторить проверку.

После проверки размещения обмоток уточните эскиз трансформатора.

8.2.9. Расчёт массы обмоток

Масса первичной обмотки GM1 определяется из уравнения:

GM1 = 8,9 w1 SM1 lCP1 10-6 . (кг)

Аналогично для массы вторичной обмотки GM2:

GM2 = 8,9 w2 SM2 lCP2 10-6 (кг).

Общая масса обмоток GM равна:

GM = GM1 + GM2.

Определение средней длины витка обмотки lCP (мм) произвести с учётом ее геометрии, например, для круглых обмоток:

lCP2= π(2 2 D +2δ0 + δ2),

lCP1 = π(2 2 D +2δ0 + 2δ2 + 2 δ12 + δ1).

8.2.10. Расчёт массы магнитопровода

Масса магнитопровода GCT берется из табл. 8.8, 8.9, 8.10 или рассчитывается из соотношения:

GCT = 7600 SCT lCΤ,

где: lCT – средняя длина магнитной силовой линии по магнитопроводу, которая берется из табл. 8.8, 8.9, 8.10 либо рассчитывается из геометрии магнитопровода по эскизу.

8.2.11. Определение потерь мощности в обмотках

Тепловые потери мощности в обмотках PM1 и PM2 можно найти как:

PM1 = 2,47 J2 GM1,

PM2 = 2,47 J2 GM2.

Полные потери в меди PM равны:

PM = PM1 + PM2.

1 2 1

8.2.12. Определение потерь мощности в магнитопроводе

Полные потери в стали с учётом удельных потерь KC найти из уравне-

ния:

PCT = KC GCT.

8.2.13. Определение реальных значений коэффициентов α и β тока холостого хода и КПД трансформатора

По определению:

α =	GCT		;	β =	PM	.
	G	M			P
					CT

Сравнить полученные значения α и β с принятыми значениями этих коэффициентов в п. 8.2.5.

Ток холостого хода трансформатора I0 можно принять равным току намагничивания IM и определить из уравнения:

	Η	CT	l	+	BT		δ	Э	x
Ι0 =			CP		μ	0			,		(8.24)
				2 w1

где: HCT – напряженность магнитного поля при выбранной индукции BT определяется из табл. 8.5; lСР – длина средней силовой магнитной линии (м) определяется из табл. 8.8, 8.9, 8.10; μ0 = 4 π 10-7 Гн/м; δЭ – эквивалентный технологический воздушный зазор в магнитопроводе δЭ = 0,00003 ... 0,00005 м; x – число воздушных зазоров в магнитопроводе (примите x = 2).

В ленточных разрезных магнитопроводах технологический зазор значительно больше и может достигать 0,0003 ... 0,0005 м. Полученный из (8.24) ток I0 не должен превышать исходное значение более чем на 20%.

КПД трансформатора при номинальной нагрузке определить из уравнения:

ηH =		Ρ2H		100% .
	Ρ	+ ΔΡ	+ ΔΡ
	2H	M	CT

Полученный КПД не должен быть меньше исходного значения более чем на 20%.

1 2 2

8.2.14. Расчёт внешней (нагрузочной) характеристики трансформатора

Активные сопротивления обмоток R1 и R2 определить из соотноше-

ний:

R1 =	PM 1	R2 =	PM 2 .
	I12H		I22H

Сопротивление RКЗ и напряжение UКЗ короткого замыкания трансформатора без учёта реактивных сопротивлений рассеяния найти из уравнений:

RK 3 = R1 + R2′ = R1 + R2 w1 2 ,w2

UK 3 % = I1H RK 3 100%

U1H .

Уравнение внешней характеристики понижающего трансформатора имеет вид:

U2 =	U		w		−	ξ U		% Cosϕ		,
		1H	2	1			K 3	100	2H
		w1

где: ξ = I2 , а I2 – вторичный ток.

I2H

Напряжение на нагрузке U2* при ξ = 1 должно быть равно U2H. Если отличие составляет более 10 % , то необходимо изменить число витков вторичной обмотки согласно уравнению:

= + (U −U * ) w ,

w'2 w2 2H E2 2 2

где: W2′– уточненное значение числа витков вторичной обмотки. Построить внешнюю характеристику полученного трансформатора.

8.2.15. Проверка трансформатора на нагрев

Превышение температуры трансформатора T над температурой окружающей среды TO равно:

T −TO =	PM + PCT	,
	kT SO

где kT – коэффициент теплоотдачи с поверхности трансформатора SO при естественном охлаждении (см. раздел 5.5);

Вся площадь поверхности охлаждения трансформатора состоит из суммы SO = SO.O + SO.CT поверхности обмоток и поверхности магнитопровода, открытых для доступа холодного воздуха.

1 2 3

По найденной температуре трансформатора T определите класс нагревостойкости изоляции для применения в данном трансформаторе.

Учесть, что:

при T ≤ 105°C класс А;

при T ≤ 130°C класс В;

при T ≤ 155°C класс F;

при T ≤ 180°C класс Н.

Составьте сводную таблицу параметров трансформатора.

8.2.16. Требования к оформлению и содержанию расчётно-пояснительной записки

♦Эскиз трансформатора вычерчивается на ватмане либо на миллиметровке в масштабе (рис. 8.5).

♦Графический материал представляется на клетчатой бумаге (либо миллиметровке).

♦Записка оформляется на стандартных листах формата А4.

♦По тексту записки даются пояснения к п.п. расчёта согласно алгоритму с расшифровкой используемых обозначений и размерностью.

♦После записи расчётной формулы в общем виде запись повторяется

счисленными значениями, входящих в формулу параметров и дается числовой результат расчёта с указанием размерности.

♦Расчёт по п. 8.2.

♦График внешней характеристики спроектированного трансформатора с учётом витковой поправки.

♦Эскиз трансформатора.

♦Выводы по результатам проверочного расчёта относительно отклонений полученных значений параметров трансформатора от исходных

(п.п. 8.2.13, 8.2.14 и 8.2.15).

8.2.17.Контрольные вопросы к защите.

1.Что произойдет при уменьшении площади поперечного сечения магнитопровода трансформатора против расчётного?

2.Будет ли нормально работать трансформатор при уменьшении чисел витков обмоток в 2 раза против расчётного?

3.Как изменятся параметры схемы замещения трансформатора, если магнитопровод выполнить из неферромагнитного материала (медь, дерево

ит.п.)?

4.Можно ли уменьшить сечение проводов обмоток трансформатора в 2 раза против расчётного? На что это повлияет?

5.Каким образом можно уменьшить спад внешней характеристики трансформатора?

1 2 4

6.Предложите способ снижения тока холостого хода.

7.Предложите способ повышения КПД.

8.Предложите способ повышения номинальной мощности трансформатора в тех же габаритах.

Рис. 8.5

1 2 5

Таблица 8.5

Магнитные свойства электротехнических сталей ГОСТ 21427.1-83 и 21427.4-78

Толщи-	Марка	Магнитные удельные потери КС,					Магнитная индукция
на δст ,	стали		не более, Вт/кг				ВТ, Тл, не менее, при
мм							напряженности
								НСТ, А/м
		Р1,5/50	Р1,7/50	Р1,0/400		Р1,5/400	80		100	2500
0,5	3411	2,45	-	-		-	-		-	1,75
	3412	2,10	-	-		-	-		-	1,80
	3413	1,75	-	-		-	-		-	1,85
	3414	1,50	-	-		-	-		-	1,88
0,35	3411	1,75	-	-		-	-		-	1,75
	3412	1,50	-	-		-	-		-	1,80
	3413	1,30	1,90	-		-	-		1,58	1,85
	3414	1,10	1,60	-		-	-		1,60	1,88
	3415	1,03	1,50	-		-	-		1.61	1,90
	3404	-	1,60	-		-	-		1,60	-
	3405	-	1,50	-		-	-		1,61	-
	3406	-	1,43	-		-	-		1,62	-
	3407	-	1,36	-		-	-		1,68	-
	3408	-	1,30	-		-	-		1,71	-
0,27	3414	1,03	-	-		-	-		1,60	1,85
	3405	-	1,36	-		-	-		1,61	-
	3406	-	1,27	-		-	-		1,62	-
	3407	-	1,20	-		-	-		1,68	-
	3408	-	1,14	-		-	-		1,71	-
0,20	3411	1,50	2,20	-		-	0,85		-	1,70
0,15	3421	-	-	10,0		23,0	0,80		-	1,70
	3422	-	-	9,0		20,0	0,95		-	1,75
	3423	-	-	8,0		19,0	1,10		-	1,82
0,08	3421			10,0		22,0	0,75		-	1,70
	3422			8,5		19,0	0,90		-	1,75
	3423			7,5		17,0	1,05		-	1,82

1 2 6

Таблица 8.6

Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения

	Номиналь-	Расчёт-		Наружный диаметр с изоляцией, dH, мм
	ный	ное		ПЭЛ	ПЭВ1	ПЭВ2	ПЭТВ	ПЭЛШО	ПСД
	диаметр	сечение,		(А)	(А)	(А)	(В)	(В)	ПСДК
	проволоки	SМ, мм2							(Н)
	меди, d, мм
	1	2		3	4	5	6	7	8
	0,03	7,06 10-4		0,045	0,045	-	-	-	-
	0,04	1,26 10-3		0,055	0,055	-	-	-	-
	0,05	1,96 10-3		0,0658	0,070	0,08	-	0,14	-
	0,06	2,83 10-3		0,075	0,085	0,09	0,09	0,15	-
	0,07	3,85 10-3		0,085	0,095	0,10	0,10	0,16	-
	0,08	5,03 10	-3	0,095	0,105	0,11	0,11	0,17	-
	0,09		-3	0,105	0,115	0,12	0,12	0,18	-
		6,36 10
	0,10		-3	0,120	0,125	0,13	0,13	0,19	-
		7,85 10
	0,11	9,50 10-3		0,130	0,135	0,14	0,14	0,20	-
	0,12	11,3 10-3		0,140	0,145	0,15	0,15	0,21	-
	0,13	13,3 10-3		0,150	0,155	0,16	0,16	0,22	-
	0,14	15,4 10-3		0,160	0,165	0,17	0,17	0,23	-
	0,15	17,7 10-3		0,170	0,180	0,19	0,19	0,24	-
	0,16	20,10 10-3		0,180	0,190	0,20	0,20	0,25	-
	0,17	22,70 10-3		0,190	0,200	0,21	0,21	0,26	-
	0,18	25,50 10-3		0,200	0,210	0,22	0,22	0,27	-
	0,19	28,40 10-3		0,210	0,220	0,23	0,23	0,28	-
	0,20	31,40 10-3		0,225	0,230	0,24	0,24	0,30	-
	0,21	34,60 10-3		0,235	0,240	0,25	0,25	0,31	-
	0,23	41,50 10-3		0,255	0,270	0,28	0,28	0,33	-
	0,25	49,10 10-3		0,275	0,290	0,30	0,30	0,35	-
	0,27	57,30 10-3		0,310	0,310	0,32	0,32	0,39	-
	0,29	66,10 10-3		0,330	0,330	0,34	0,34	0,41	-
	0,31	75,50 10-3		0,350	0,350	0,36	0,36	0,43	0,55
	0,33	85,50 10-3		0,370	0,370	0,38	0,38	0,45	0,57
	0,35	96,20 10-3		0,390	0,390	0,41	0,41	0,47	0,59
	0,38	11,30 10-2		0,420	0,420	0,44	0,44	0,50	0,62
	0,41	13,20 10-2		0,450	0,450	0,47	0,47	0,53	0,65
	0,44	15,20 10-2		0,490	0,480	0,50	0,50	0,57	0,68
	0,47	17,40 10-2		0,520	0,510	0,53	0,53	0,60	0,71
	0,49	18,90 10-2		0,540	0,530	0,55	0,55	0,62	0,73
	0,51	20,40 10-2		0,560	0,560	0,58	0,58	0,64	0,77
	0,53	22,10 10-2		0,580	0,580	0,60	0,60	0,66	0,79
		23,80 10-2

1 2 7

0,55	25,50 10-2	0,600	0,600	0,62	0,62	0,68	0,81
0,57	27,30 10-2	0,620	0,620	0,64	0,64	0,70	0,83
0,59		0,640	0,640	0,66	0,66	0,72	0,85
0,61	30,20 10-2	0,670	0,670	0,69	0,69	0,75	0,88
0,64	32,20 10-2	0,690	0,690	0,72	0,72	0,77	0,90
0,67	35,30 10-2	0,720	0,720	0,75	0,75	0,80	0,93
0,69	37,40 10-2	0,740	0,740	0,77	0,77	0,82	0,95
0,72	40,70 10-2	0,780	0,770	0,80	0,80	0,87	0,99
0,74	43,00 10-2	0,800	0,800	0,83	0,83	0,89	1,01
0,77	46,60 10-2	0,830	0,830	0,86	0,86	0,92	1,04
0,80	50,30 10-2	0,860	0,860	0,89	0,89	0,95	1,07
0,83	54,10 10-2	0,890	0,890	0,92	0,92	0,98	1,10
0,86	58,10 10-2	0,920	0,920	0,95	0,95	1,01	1,13
0,90	63,60 10-2	0,960	0,960	0,99	0,99	1,05	1,17
0,93	67,90 10-2	0,990	0,990	1,02	1,02	1,08	1,20
0,96	72,40 10-2	1,020	1,020	1,050	1,050	1,11	1,23
1,00	78,50 10-2	1,070	1,080	1,110	1,110	1,16	1,29
1,04	85,00 10-2	1,120	1,120	1,150	1,150	1,20	1,33
1,08	91,60 10-2	1,160	1,160	1,190	1,190	1,24	1,37
1,12	98,50 10-2	1,200	1,200	1,230	1,230	1,28	1,41
1,16	106,00 10-2	1,240	1,240	1,270	1,270	1,32	1,45
1,20	113,00 10-2	1,280	1,280	1,310	1,310	1,36	1,49
1,25	123,00 10-2	1,330	1,330	1,36	1,36	1,41	1,54
1,30	133,00 10-2	1,380	1,380	1,41	1,41	1,46	1,59
1,35	143,00 10-2	1,430	1,430	1,46	1,46	1,51	1,64
1,40	154,00 10-2	1,480	1,480	1,51	1,51	1,56	1,69
1,45	165,00 10-2	1,530	1,530	1,56	1,56	1,61	1,74
1,50	177,00 10-2	1,580	1,580	1,61	1,61	1,68	1,79
1,56	191,00 10-2	1,640	1,640	1,67	1,67	1,74	1,85
1,62	206,00 10-2	1,710	1,700	1,73	1,73	-	1,91
1,68	222,00 10-2	1,770	1,760	1,79	1,79	-	1,98
1,74	238,00 10-2	1,830	1,820	1,85	1,85	-	2,04
1,81	257,00 10-2	1,900	1,900	1,93	1,93	-	2,11
1,88	278,00 10-2	1,970	1,970	2,00	2,00	-	2,18
1,95	299,00 10-2	2,040	2,040	2,07	2,07	-	2,25
2,02	321,00 10-2	2,120	2,110	2,14	2,14	-	2,32
2,10	346,00 10-2	2,200	2,200	2,23	2,23	-	2,40
2,26	401,00 10-2	2,360	2,360	2,39	2,39	-	2,62

1 2 8

2,44	468,00 10-2	2,540	2,540	2,57	2,57	-	2,80
2,63	543,00 10-2	-	-	-	-	-	2,99
2,83	629,00 10-2	-	-	-	-	-	3,19
3,05	731,00 10-2	-	-	-	-	-	3,42
3,28	845,00 10-2	-	-	-	-	-	3,65
3,53	979,00 10-2	-	-	-	-	-	3,90
3,80	1134,00 10-2	-	-	-	-	-	4,17
4,10	1320,00 10-2	-	-	-	-	-	4,47
4,50	1590,00 10-2	-	-	-	-	-	4,88
4,80	1810,00 10-2	-	-	-	-	-	5,18
5,20	2124,00 10-2	-	-	-	-	-	-

Значение коэффициента КСТ заполнения сталью сечения магнитопровода

						Таблица 8.7
δст, мм	0,50	0,35	0,27	0,20	0,15	0,08
КСТ	0,92	0,86	0,80	0,76	0,68	0,62

1 2 9

Стержневые магнитопроводы типа ПЛ

Таблица 8.8

Тип магнито-			Размеры,					Сече-	Длина	Масса
провода								ние	ср.	магни-
				мм				ста-	магн.	топро-
								ли	линии,	вода
	D	H	Q		lЯ	H+2lЯ	b	SCT*	LСР	GСТ ,
								см2	см	кг
1	2	3	4		5	6	7	8	9	10
ПЛ,5х12,5-8		8,0				22,0			5,2	0,028
ПЛ,5х12,10	6,5	10,0	8.0		21,5	24,0	12,5	0,813	5,6	0,030
ПЛ,5х12,12,5		12,5				26,5			6,1	0,033
ПЛ,5х12,16		16,0				30,0			6,8	0,037
ПЛ8х12,5-12.65		12,5				29,5			6,9	0,047
ПЛ8х12,16	8,0	16,0	10,0		26,5	33.0	12,5	1,00	7,9	0,051
ПЛ8х12,20		20,0				37.0			8,4	0,057
ПЛ8х12,25		25,0				42,0			9,4	0,063
ПЛЛОх12,5-20		20,0				41,0			9,6	0,081
ПЛЛОх12,25	10,0	25,0	12,5		33,0	46,0	12,5	1,25	10,6	0,089
ПЛЛОх12,32		32,0				53,0			11,6	0,098
ПЛЛОх12,40		40,0							13,6	0,114
ПЛх12,5х16-25		25,0				51,0			12,0	0,163
ПЛх12,5х16-32	12,5	32,0	16,0		41,5	58,0	16,0	2,00	13,4	0,182
ПЛх12,5х16-40		40,0				66,0			15,0	0,203
ПЛх12,5х16-50		50,0				76,0			17,0	0,230
ПЛ12,5х25-32		32,0				58.0			13,8	0,292
ПЛ12,5х25-40	12,5	40,0	20,0		45,5	66,0	25,5	3,12	15,8	0,334
ПЛ12,5х25-50		50,0				76,0			17,8	0,376
ПЛ12,5х25-60		60,0				86,0			19.8	0,418
ПЛ16х32-40		40,0				73,0			18,0	0,620
ПЛ16х32-50	16,0	50,0	25,0		57,0	83,0	32,0	5,12	20,0	0,690
ПЛ16х32-65		65,0				98,4			23,0	0,795
ПЛ16х32-80		80,0				113,2			26,0	0,900
ПЛ20х40-50		50,0				91,0			22,7	1,23
ПЛ20х40-60	20,0	60,0	32,0		72,6	101,0	40,0	8,0	24,7	1,35
ПЛ20х40-80		80,0				121,2			28,7	1,55
ПЛ20х40-100		100				141,2			32,7	1,77
ПЛ25х50-65		65,0				116,4			28,8	2,44
ПЛ25х50-80	25,0	80,0	40,0		90,6	131,2	50,0	12,5	31,8	2,70
ПЛ25х50-100		100,0				151,2			35,8	3,04
ПЛ25х50-120		120,0				171,6			39,8	3,38
ПЛ32х64-80		80,0				145,2			36,0	5,00
ПЛ32х64-100	32,0	100,0	50,0		114,6	165,2	64,0	20,5	40,0	5,60
ПЛ32х64-130		130,0				195,0			46,0	6,48
ПЛ32х64-160		160,0				225,6			52,0	7,25
ПЛ40х80-100		100,0				181,2			45,3	9,90
ПЛ40х80-120	40,0	120,0	64,0		144,8	201,6	80,0	32,0	49,0	10,7
ПЛ40х80-160		160,0				241,6			57,3	12,5
ПЛ40х80-200		200,0				281,6			65,3	14,3

1 3 0