4.3. Расчет размеров катушек первичной и вторичной обмоток

Определяем размеры катушек первичной и вторичной обмотки при условии, что они размещаются на разных стержнях магнитопровода (Рис.3)

Рис. 3. Эскиз трансформатора с разнесенными обмотками

Число витков в одном ряду первичной обмотки

, вит. (14)

где h – высота обмотки;

D₁ – размер провода первичной обмотки с изоляцией (для круглого провода – диаметр, для плоского – ширина);

К_о – коэффициент, учитывающий плотность намотки, принимается К=0,9.

Конструкция катушек принимается бескаркасная. Намотка провода рядами, виток к витку, без межслойной изоляции. Изоляция обмоточного провода от магнитопровода выполняется несколькими слоями стеклоткани. Суммарная толщина слоев изоляции может составлять 0,5…2 мм.

Катушки наматываются на шаблоне медными или алюминиевыми изолированными проводами. С целью уменьшения размеров катушек и сокращения расхода материала следует отдавать предпочтение медным проводам.

Для первичной обмотки применять круглые и плоские провода с эмалевой или волокнистой изоляцией марки ПЭВ, ПЭТ, ПСД, ПБ, ПБД. Для вторичной обмотки следует применять провода с волокнистой изоляцией.

При укладке прямоугольного провода его следует размещать широкой стороной параллельно высоте катушки. Если обмотка наматывается двойным проводом, то провода складываются вместе и наматываются одновременно.

Число рядов первичной обмотки

. (15)

Толщина катушки первичной обмотки равна:

, (16)

где В₁ - высота (диаметр) провода с изоляцией.

Число витков в одном ряду вторичной обмотки

, (17)

где D₂ – размер провода вторичной обмотки.

Число рядов катушки вторичной обмотки

. (18)

Толщина катушки вторичной обмотки равна:

. (19)

Необходимо проверить возможность размещения обмоток на магнитопроводе по условию

(20)

где в_к – зазор между катушкой и магнитопроводом, принимаем в_к=0,5…1 мм.

Пример 1. Для исходных данных: напряжение питания U₁=220B при частоте тока 50 Гц., напряжение холостого хода U₂₀ = 60В. Размеры магнитопровода: а=5,5см, b=5.8см, с=5 см, d=18см. Материала магнитопровода – холоднокатаная сталь, В_m=1,6 Тл. Определить числа витков обмоток, сечение проводников обмоток и размеры катушек первичной и вторичной обмотки.

Определяем коэффициент трансформации трансформатора:

Находим активное сечение стержня магнитопровода:

Принимая магнитную индукцию холоднокатаной стали В_m=1,6Тл, определяем число вольт на виток

В/вит.

Числа витков обмоток:

вит.,

вит.

Вычисляем ток вторичной цепи длительного режима:

Ток первичной цепи длительного режима

Находим минимальное сечение обмоточных проводов. Для медных проводов принимаем допустимую плотность тока первичной обмотки j₁=4А/мм², для вторичной – j₂=5А/мм². Тогда сечение провода первичной обмотки равно:

мм².

Диаметр круглого провода равен

мм.

Сечение провода вторичной обмотки

мм².

Диаметр провода

мм.

По справочным данным (приложение 1) выбираем для первичной обмотки медный провод с эмалевой изоляцией марки ПЭТ диаметром d_об1=2,83мм, с изоляцией D₁=3,21мм. Для вторичной обмотки выбираем провод марки ПБ диаметром d_об2=4,8мм, с изоляцией – D₂=5,2мм.

Расчет размеров катушек. Принимаем высоту катушек из условия размещения на стержне h=170мм.

Число витков в одном ряду первичной обмотки

вит.

Число рядов первичной обмотки

, принимая 5 рядов.

Толщина катушки первичной обмотки равна:

мм.

Число витков в одном ряду вторичной обмотки

вит.

Число рядов вторичной обмотки

принимая 2 ряда.

Толщина вторичной катушки

мм.

Проверяем возможность размещения обмоток на магнитопроводе по условию

17,83+11,55+21=31,38мм.

31,38<50

Обмотки свободно размещаются в окне магнитопровода.