16. Изменение напряжения автотрансформатора при нагрузке

Величина относительного изменения напряжения в автотрансформаторе при нагрузке определяется активным и индуктивными сопротивлениями соответствующих участков обмотки автотрансформатора. Так как относительная величина индуктивной составляющей падения напряжения в маломощных автотрансформаторах значительно меньше, чем в аналогичных трансформаторах, то при определении относительного изменения напряжения в автотрансформаторе при нагрузке этой составляющей практически можно пренебречь. Поэтому для искомой величины падения напряжения в этом случае можно написать:

,

где e_a– относительное активное падение напряжения в обмотке автотрансформатора при данной нагрузке вторичной цепи:

;

P_м– суммарные потери в меди обмотки автотрансформатора из пункта 2.2.15;

P₂– полезная нагрузка по заданию, ВА;

–коэффициент мощности первичной цепи из пункта 2.2.2.

В секционированном автотрансформаторе относительное изменение напряжение при нагрузке следует определить для всех коэффициентов трансформации и результаты расчета свести в Табл. 8.

Табл. 8

Расчет относительного изменения напряжения автотрансформатора

k	Pм	ea%		ΔU%	Примечание
….	……	…….	…….	……..

17. Проверка автотрансформатора на нагревание

Проверка автотрансформатора на нагревание производится так же, как и маломощного трансформатора по пункту 1.2.20.

Пример расчета маломощного однофазного автотрансформатора с секционированной обмоткой Задание

Число фаз m= 1.

Номинальная мощность вторичной цепи P₂= 150 ВА.

Номинальные напряжения: U₁= 127 В,U_а= 140 В иU_с= 115 В.

Частота сети ƒ = 50 Гц.

Коэффициент мощности нагрузки cosφ₂= 1,0.

Особые условия: автотрансформатор минимального веса для продолжительной нагрузки, исполнение – открытое, охлаждение – воздушное.

Выбор типа и основных соотношений автотрансформатора

В соответствии с условиями задания наиболее подходящим по конструкции является броневой тип автотрансформатора с сердечником из штампованных Ш – образных пластин. Отношение веса стали к весу меди примем . В качестве материала сердечника можно принять электротехническую сталь марки Э41 с толщиной листа δ_с= 0,5 мм.

1. Расчетная мощность автотрансформатора:

а) при коэффициенте трансформации

ВА;

б) при коэффициенте трансформации

ВА.

Табл. 9

Расчет мощности P_2t автотрансформатора

k	P2	P2t
	150	14
	150	13,6

2. Определение токов автотрансформатора:

а) при

А

;

,

где принято:

отI_1а;

А;

;

при этом по кривой на Рис. 1 .7 η_2t = 0,7(70%) приP_2t= 14 ВА;

б) при

А

I_1p= 0,05 А;

.

Табл. 10

Расчет токов автотрансформатора

I	P2	cosφ2	sinφ2	I2	I2а	I1	I1а	I1р	cosφ1	η	Приме-чание
	150	1	0	1,07	1,07	1,23	1,23	0,05	1	0,96
	150	1	0	1,3	1,3	1,23	1,23	0,05	1	0,96

3. Токи отдельных частей обмотки автотрансформатора (Рис. 2 .15):

Рис.2.15. Схема проектируемого автотрансформатора

а) при

I_ab=I₂= 1,07 А;

А;

б) при

I_ab= 0;I_bc=I₁= 1,23 А;

А;

Табл. 11

Расчет токов автотрансформатора

k	Iab	Ibc	Icd
	1,07	0,167	0,167
	0	1,23	0,086

4. Предварительное значение индукции в стержне:

B_c= 13 000 Гс.

5. Предварительное значение плотности тока в обмотке автотрансформатора

j= 4,0 А/мм².

6. Поперечное сечение стержня сердечника автотрансформатора:

см²;

полное сечение стержня

см²

7. Число витков обмотки автотрансформатора:

;

В/виток;

;

.

8. Сечения и диаметры проводов обмотки. Предварительные значения поперечных сечений отдельных участков обмотки (см. Рис. 2 .15):

мм².

Окончательные значения поперечных сечений и диаметров проводов из приложения 1:

q_ab= 0,273 мм²;мм;

q_bс= 0,301 мм²;мм;

q_bс= 0,0440 мм²;мм.

Марка провода – ПЭЛ.

Окончательные плотности тока в проводах:

а) при

б) при

А/мм²;

А/мм²;

А/мм².

Табл. 10

Расчет токов отдельных частей обмотки автотрансформатора

k

9. Высота окна сердечника автотрансформатора:

см.

Ближайшая высота и ширина окна Ш-образных пластин «безотходной» штамповки с уширенным ярмом согласно приложения 3:

H= 3,35 см;а_с= 1,9 см;h_я= 1,2 см;b= 1,2 см;

см;

см².

Проверка ширины окна сердечника:

• число витков в слое части обмотки ab

;

• число слоев этой части обмотки

;

• толщина части обмотки ab:

мм;

• число витков в слое части обмотки bc

;

• число слоев этой части обмотки

;

• толщина части обмотки bc:

мм;

• число витков в слое части обмотки cd

;

• число слоев этой части обмотки

;

• толщина части обмотки cd:

мм;

• ширина окна сердечника

мм,

где принято:

мм;мм – электрокартон;

;мм;.

Отношение

.

10. Вес меди обмоток автотрансформатора. Обмотка из тонкой проволоки наматывается на стержень первой

кг;

см;

кг;

;

кг;

см.

Полный вес меди обмотки:

кг.

11. Потери в меди обмотки автотрансформатора при 75˚С:

а) при

Вт;

Вт;

Вт:

суммарные потери в меди обмотки

Вт;

б) при

так как;

Вт;

Вт;

суммарные потери в меди обмотки

Вт.

12. Вес стали сердечника автотрансформатора и потери в нем:

вес стержня сердечника

кг;

вес ярем сердечника

кг;

см;

полный вес стали сердечника

кг.

потери в стали сердечника

Вт;

Вт;

Гс;

полные потери в стали сердечника:

Вт.

13. Ток холостого хода автотрансформатора:

А,

где

по кривой на Рис. 1 .11 для стали марки Э41;

см;

.

14. Коэффициент полезного действия автотрансформатора:

а) при

;

б) при

.

15. Изменение напряжения при нагрузке:

а) при

;

;

б) при

;

.

16. Проверка автотрансформатора на нагревание:

,

где

см²;

см².