- •1. Методика расчёта трансформатора малой мощности (тмм). Общие требования к трансформаторам
- •1.2 Особенности расчёта трансформатора малой мощности
- •1.3 Основные расчётные условия силового однофазного трансформатора
- •Расчёт основных электрических и конструктивных параметров работы;
- •2.Расчёт основных электрических и конструктивных параметров работы однофазного силового трансформатора
- •2.1 Краткие теоретические сведения, поясняющие конструкцию и принцип действия однофазного силового трансформатора малой мощности
- •2.2 Определение мощности вторичной (вторичных) обмоток трансформатора
- •2.3 Выбор конструкции магнитопровода
- •2.4 Выбор марки стали для магнитопровода
- •2.5 Определение магнитной индукции
- •2.6 Определение ориентировочной плотности тока в обмотках трансформатора
- •2.7 Определение коэффициента заполнения окна магнитопровода Кок заполнение сечения магнитопровода сталью Кст
- •2.8 Определение величины произведения сечения стали магнитопровода на площадь его окна
- •2.9 Определение типоразмеров магнитопровода трансформатора
- •3. Определение основных потерь в магнитопроводе трансформатора 3.1 Величина полных потерь в стали магнитопровода
- •3.2.1 Ток первичной обмотки трансформатора
- •3.3 Величина полной намагничивающей мощности
- •3.5 Величина тока холостого хода
- •4. Расчёт рабочих обмоток трансформатора 4.1 Определение падения напряжения в первичной обмотке и во вторичных обмотках трансформатора
- •4.2 Определение числа рабочих витков обмоток трансформатора
- •4.2.1 Определение эдс, создаваемой магнитным полем в обмотках
- •4.3 Определение площади поперечного сечения провода обмотки трансформатора
- •4.4 Определение диаметра провода
- •4.5 Выбор провода обмоток трансформатора
- •5. Изоляционные расстояния в однофазном трансформаторе
- •5.1 Изоляционное расстояние от крайнего витка обмотки до сердечника
- •5.4 Между обмоточная изоляция
- •6.4 Радиальные размеры обмоток трансформатора
- •6.5 Определение полного радиального размера катушки (катушек) трансформатора
- •6.6 Определение зазора
- •7. Определение электрических потерь в трансформаторе 7.1 Определение средней длины витка каждой обмотки
- •7.2 Определение массы меди каждой обмотки трансформатора
- •7.3 Потери в каждой обмотке трансформатора
- •7.4 Кпд трансформатора
- •8. Заключение
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 Fс, 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
400
Броневая
∆U1
∆U2
8-4 10-5
4.2 Определение числа рабочих витков обмоток трансформатора
Число рабочих витков каждой обмотки трансформатора Wn определяется по формуле
Wn =Еn *104/(4.44*fc*Вmax *Sст.акт ), (13)
Wn =30*104/(4.44*400*1,4*1)=120 витков
где Еn - Величина обмоток ЭДС трансформатора, (Е1 Е2, Ез), В; fс - 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 Еn, В создаваемой магнитным полем в обмотках трансформатор определяется по формуле
Еn=Un (1-∆Un*10-2). (14)
Еn=32*(1-5*10-2)=30
где ∆Un - падение напряжения на первичных и вторичных обмотках трансформатора (∆U1 , ∆U2),%;
Un-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=In /σmax (15)
Sпр=0,25/9,4=0,02 мм2
где In-ток соответствующей обмотки трансформатора (I1, 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*0,02=0,15мм
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:
-
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);
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=√2Up, (17)
Upmakc=√2*210=297 В
Uисп=580В