2. Определение предварительного значения индукции, плотности тока и площади поперечного сечения магнитопровода

Предварительное значение магнитной индукции в стержне определяется по условиям: у броневого пластинчатого магнитопровода 1512 (Э42) и суммарной мощности 125 ВА оно приблизительно равно 1,35 Тл.

Допускаемая величина плотности тока в проводах обмоток трансформатора в значительной мере определяет его массу и стоимость. Чем выше плотность тока в обмотках, тем меньше масса их материала и соответственно стоимость трансформатора. С другой стороны с увеличением плотности тока возрастают потери в обмотках и нагрев трансформатора. Для рассчитываемого трансформатора она равна 2 А/мм². Выбранное значение плотности тока в проводах обмоток принимается за среднее значение j_ср.

Расчет плотности тока в каждой обмотке:

j₁=j₂=j_cp=2 А/мм²

j₃=0.925*j_cp=1.85 А/мм².

Определение предварительного поперечного сечения магнитопровода:

Q’_{с рас}=c*1932 мм², где с=0,7 – постоянный коэффициент, α=6 – отношение массы стали к массе меди обмоток.

Полное поперечное сечение стержня (с учётом межлистовой изоляции):

Q_{с рас}==2146 мм², где к_з=0,9 – коэффициент заполнения сердечника сталью.

3. Определение числа витков обмоток трансформатора

Для нахождения числа витков обмоток W_iсначала необходимо найти ЭДСE_iкаждой обмотки:

Падение напряжения в обмотках:

∆U₁=0.045, ∆U₂=0.08, ∆U₃=0.08

E₁=U₁*(1-∆U₁)=210,1B

E₂=U₂*(1-∆U₂)=270B

E₃=U₃*(1-∆U₃)=17,28B

Предварительное значение чисел витков обмоток трансформатора:

W’₁==362,933

W’₂==466,406

W’₃==29,85

Расчет действительных значений чисел витков обмоток:

W₃=30

W₁==363

W₂==466

B_c==1

4. Определение сечения и диаметра проводов обмоток

Предварительное значение поперечных сечений и диаметров проводов обмоток:

q’₁==0,389 мм²

q’₂==0,2 мм²

q’₃==0,845 мм²

Окончательные значения поперечных сечений q₁,q₂,q₃ и диаметров проводовd₁,d₂,d₃выбирают по ближайшим данным ГОСТа.

q1=0,407 мм^2	q2=0,204 мм^2	q3=0,849 мм^2
d1=0,72 мм	d2=0,51 мм	d3=1,04 мм
d1И=0,78 мм	d2И=0,56 мм	d3И=1,12 мм

Уточнение по выбранным стандартным сечениям проводов плотности тока в обмотках:

j₁==1,9 мм²

j₂==1,95 мм²

j₃==1,84 мм²

5. Определение площади окна магнитопровода

Площадь окна магнитопровода трансформатора определяется по формуле:

Q_ok==789 мм², где к_ок=0,34 – коэффициент заполнения окна.

6. Выбор магнитопровода трансформатора

При выборе магнитопровода трансформатора необходимо учитывать то, что площадь поперечного сечения стержня должна быть равна произведению длины и ширины магнитопровода сердечника и приблизительно полному поперечному сечению стержня Q_{c. pac}, а также площадь окна должна быть достаточной для размещения обмоток. Данным, полученным при расчётах данной работы, соответствует магнитопровод типа Ш 40 Х 50 со следующими параметрами:

а=40 мм

в=50 мм

с=40 мм

h=100 мм

hЯ=20 мм

m=4,95 кг

7. Укладка обмоток на стержне и проверка размеров окна выбранного сердечника

Изоляцию обмотки от стержневых и броневых магнитопроводов осуществляют при помощи каркасов, изготовляемых из негигроскопического материала, обладающего требуемой электрической и механической прочностью. Простейший и наиболее распространенный тип каркаса представляет собой гильзу, изготовленную из электротехнического картона (электрокартона)

Для проверки пригодности выбранного ранее сердечника определяется радиальная толщина обмоток трансформатора. Число витков в одном слое каждой обмотки:

n’₁==116

n’₂==161

n’₃==80 , гдеl₁– осевая линия обмотки, мм; к_у1i– коэффициент, учитывающий неравномерность укладки в осевом направлении;d_iИ– диаметр провода с изоляцией

Осевая длина обмотки определяется по формуле:

l₁=(h- 1) – 2*ɛ₁=94 мм, гдеh– высота окна выбранного сердечника, мм, ɛ₁=2,5 мм – расстояние от обмотки до ярма.

Число слоев в каждой обмотке трансформатора находится как

m₁==3

m₂==3

m₃==1

Радиальный размер (толщина) каждой обмотки находится по формуле

δ₁=k_y21*m₁*d_1И+к_мс*(m₁- 1)*γ_мс=2,78 мм

δ₂=k_y22*m₂*d_2И+к_мс*(m₂- 1)*γ_мс=1,92 мм

δ₃=k_y23*m₃*d_3И+к_мс*(m₃- 1)*γ_мс=1,176 мм

где к_y2i– коэффициент, учитывающий неплотность прилегания витков в радиальном направлении;к_мс– коэффициент неплотности межслоевой изоляции;_мс– толщина межслоевой изоляции, мм.Для проводов толщиной 0,59 и 0,49 мм используется пропиточная бумага ЭИП – 50 с_мс=0,09, а для провода толщиной 1 мм – кабельная бумага К – 12 с_мс= 0,12.

Расчёт минимальной допустимой ширины окна магнитопровода:

с_мин = ɛ₃+(ɛ₀+δ₂+к_мо1δ₁₂+δ₁+к_мо3δ₁₃+δ₃+к_нδ_нар)к_в=16,16мм,

где e_З= 5 мм– зазор между катушкой и ярмом;e₀ =3 мм– толщина гильзы (каркаса);₁,₂,₃– радиальные размеры обмоток, мм; к_мо1=1,15 и к_мо3=1,15 – коэффициенты неплотности межобмоточной изоляции;₁₃=0,33,₁₂=0,44, – толщина изоляции между обмотками;d_нар =0,38– толщина наружной изоляции; к_н= 2 – коэффициент неплотности намотки наружной изоляции (1,7÷2,0); к_в= 1,06 – коэффициент выпучивания в радиальном направлении

Полученная минимальная допустимая ширина окна не превышает заданную ширину, следовательно, расчёты выполнены верно.