Содержание.

1. Общие требования к трансформаторам.

2. Особенности расчёта трансформатора малой мощности.

3. Основные расчётные условия силового однофазного трансформатора.

2. Расчёт основных электрических и конструктивных параметров работы

однофазного силового трансформатора.

1. Краткие теоретические сведения, поясняющие конструкцию и принцип действия однофазного силового трансформатора малой мощности.

2. Определение мощности вторичной (вторичных) обмоток трансформатора.

Полезная (отдаваемая) мощность трансформатора.

3. Выбор конструкции магнитопровода,

4. Выбор марки стали для магнитопровода,

5. Определение магнитной индукции.

6. Определение ориентировочной плотности тока в обмотках трансформатора

7. Определение коэффициента заполнения окна магнитопровода и заполнение

сечения магнитопровода сталью.

8. Величина произведения сечения стали магнитопровода на площадь его окна.

9. Определение типоразмеров магнитопровода трансформатора.

3. Определение основных потерь в магнитопроводе трансформатора.

1. Величина полных потерь в стали магнитопровода.

2. Определение величины активной составляющей. 3.2.1 Ток первичной обмотки трансформатора.

3. Величина полной намагничивающей мощности.

4. Определение величины реактивной составляющей тока холостого хода.

5. Величина тока холостого хода.

4. Расчёт рабочих обмоток трансформатора.

1. Определение величины падения напряжения в первичной обмотке и во вторичных обмотках трансформатора.

1. Определение числа рабочих витков обмоток трансформатора.

4.2.1 Определение величины ЕДС, создаваемой магнитным полем в обмотках трансформатора.

3. Определение диаметра провода.

4. Определение площади поперечного сечения провода обмотки трансформатора,

5. Выбор провода обмоток трансформатора.

6. Определение величины испытательного напряжения.

5. Изоляционные расстояния в однофазном трансформаторе,

1. Изоляционное расстояние от крайнего витка обмотки до сердечника.

2. Изоляционное расстояние между обмоткой и сердечником,

3. Междуслоевая изоляция.

4. Междуобмоточная изоляция.

5.5 Наружная изоляция.

6. Осевые размеры обмоток трансформатора.

6. 1 Определение допустимой осевой длины каждой обмотки трансформатора.

2. Определение коэффициента укладки в осевом направлении.

3. Определение числа витков в слое и числа слоев в каждой обмотке.

4. Радиальные размеры обмоток трансформатора.

5. Определение полного радиального размера катушки (катушек)

трансформатора.

6.6 Определение зазора.

7. Определение электрических потерь в трансформаторе.

1. Определение средней длины витка каждой обмотки.

2. Определение массы меди каждой обмотки трансформатора.

3. Потери в каждой обмотке трансформатора.

4. КПД трансформатора.

8. Рекомендации по оформлению конструкторской документации «Расчет и конструирование ТММ»

Библиографический список.

Приложение 1

Приложение 2

Задание на расчёт

В результате	проделанной работы:
сделать вывод о проделанной			работе;
рассчитать и объяснить все параметры по				плану;
сделать сборочный чертёж трансформатора.
Варианты	заданий на	расчёт однофазного силового многообмоточного трансформатора
Вариант	U1,B	U2,B	U3,B	I2,А	Iз,А |	Fc, Гц	Токр.ср,^0С
1	2	3	4	5	6	7	8
1	220	18	12	1,25	0,5	50
2	180	9	24	1,7	0,25	50
3	220	36	10	0,45	1,0 |	50
4	120	12	18	0,05	1,2	50	40° С
5	220	24	18	0,35	1,05	50
6	200	20	36	0,75	0,45	50
7	220	8	36	0,09	0,95	50
8	180	36	12	0,35	1,5	50
9	300	72	24	0,75	0,5	50
10	270	72	36	0,2	0,05	50
11	120	14	12	1,9	0,05	50
12	220	10	50	1,45	0,2	50
13	220	36	16	0,3	1,7	50
14	220	26	12	0,25	1,75	50
15	170	18	14	0,22	0,5	50
16	220	20	42	1,0	0,55	50
17	200	40	9	0,5	1,0	50	50° С
18	220	40	12	0,5	1,0	50
19	250	9	76	0,75	0,05	50
20	250	20	5	0,25	2,0	50
21	220	6	20	1,2	0,2	50
22	210	32	45	0,25	0,85	50
23	250	12	16	2,0	0,05	50	|
24	220	36	18	2,0	1,05	50	j
25	220	72	8	1,0	1,05	50	!
26	170	36	18	0,2	1,5	50
27	190	70	28	0,5	1,65	50
28	230	36	18	0,9	1,7	50
29	220	36	9	1,0	0,35	50	i
30 L .	220	72	9	1,25	1,95	50	|
i			Исходные данные
U , — напряжение первичной обмотки трансформатора, \					В];

U₂,Uнапряжение вторичных обмоток трансформатора, [В];

I₂ ,I₃ ~ ток вторичных обмоток трансформатора, [А]; / f_с — частота питающей сети, [Гц].

1. Методика расчёта трансформатора малой мощности (тмм) Общие требования к трансформаторам

Характер требований, предъявляемых к трансформаторам малой мощности и средней мощности, в значительной мере зависит от назначения аппаратуры, для которой проектируется данный трансформатор. Требования к наименьшей массе и наименьшему объёму являются первостепенными для переносной аппаратуры. На массу, объём и стоимость трансформаторов малой и средней мощности, влияют следующие факторы:

1. Выбор магнитных материалов, обладающих большой магнитной индукцией насыщения, при минимальных удельных потерях.

2. Повышение допустимой температуры перегрева магнитопровода до такой величины, при которой ещё обеспечивается достаточно надёжная работа.

3. Выбор наиболее эффективной конфигурации сердечников (стержневой, броневой, кольцевой).

4. Описание оптимального соотношения между основными линейными размерами сердечника выбранной конфигурации.

5. Рациональный электрический расчёт, при котором обеспечивается выполнение электрических, конструктивных, экономических и специальных требований.

1.2 Особенности расчёта трансформатора малой мощности

В результате расчёта должны быть определены: геометрические размеры сердечника, данные обмоток (число витков, марки и диаметры проводов), а также электрические и эксплуатационные параметры трансформатора. Важнейшим из этих параметров являются КПД трансформатора, ток холостого хода, падение напряжения и превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды. Расчёт трансформаторов по указанным выше исходным данным представляет собой математически неопределённую задачу, допускающую большое количество различных решений. Последнее объясняется тем, что число параметров трансформатора, подлежащих определению, больше числа уравнений, связывающих указанные параметры с исходными величинами. В связи с этим в процессе расчёта трансформатора, приходится предварительно задаваться рядом значений электрических, электромагнитных и конструктивных величин, основываясь при этом главным образом на экспериментальных данных, полученных в результате испытания ряда трансформаторов, подобных рассчитываемому. Вопросы расчёта трансформаторов средней и большой мощности в настоящее время разработаны достаточно полно, и им посвящено большое количество специальной литературы. Однако методы расчёта мощных трансформаторов не всегда оказываются приемлемыми для расчёта силовых трансформаторов малой мощности. Причины этого заключаются в специфических особенностях проектирования и применения трансформаторов малой мощности. Действительно, одной из основных задач расчёта трансформаторов средней и большой мощности является выбор конфигурации магнитопровода. При расчёте же трансформаторов малой мощности используются нормализованные магнитопроводы заданной конфигурации.

Трансформаторы большой и средней мощности обычно работают параллельно. Поэтому исходной величиной для их расчёта является напряжение короткого замыкания, величина которого определяет распределение нагрузок между параллельно работающими трансформаторами. Трансформаторы малой мощности обычно используются для питания индивидуальных нагрузок, и поэтому получение определённой, заранее заданной величины напряжения короткого замыкания для них не является обязательным. Величина тока холостого хода влияет на коэффициент мощности трансформатора и потребление им реактивной мощности из сети переменного тока. Во избежание излишней загрузки электрических сетей реактивной мощностью величина тока холостого хода для мощных трансформаторов обычно не превышает нескольких процентов. Для трансформаторов малой мощности, применяемых большей частью в переносной радиоаппаратуре, решающее значение имеет получение минимально возможной массы и объёма трансформатора. Как уже отмечалось выше, при этом значительно возрастает ток холостого хода, достигая (при частоте сети 50 Гц) величины 30-50; с получающимся при этом увеличением реактивной мощности приходится мириться, хотя суммарная мощность, потребляемая всей массой маломощных трансформаторов в масштабах страны, достаточно велика.

Трансформаторы большой и средней мощности в подавляющем большинстве случаев выполняются с масляным охлаждением, в то время как трансформаторы малой мощности имеют, как правило, лишь воздушное охлаждение. Поэтому электрические и электромагнитные нагрузки, допускаемые в трансформаторах малой мощности значительно меньше, чем в трансформаторах большой и средней мощности. Некоторые параметры трансформаторов малой мощности количественно отличаются от параметров мощных трансформаторов. Так, например, относительная величина активного падения напряжения в обмотках трансформаторов значительно больше, а относительная величина реактивного падения напряжения - значительно меньше, чем в трансформаторах большой и средней мощности.

Следует также отметить, что трансформаторы большой и средней мощности работают лишь при частоте питающей сети, равной 50 Гц, в то время как; трансформаторы малой мощности часто проектируются для работы при более высоких частотах (400,800,1000 Гц и более). Перечисленные выше особенности трансформаторов малой мощности потребовали разработки для них специальных методов расчёта. Основной задачей при расчёте трансформаторов малой мощности является уменьшение их габаритных размеров и массы.

Одним из методов решения этой задачи является увеличение электромагнитных и электрических нагрузок - магнитной индукции в сердечнике и плотности тока в обмотках. Однако с увеличением магнитной индукции увеличиваются потери в сердечнике, а с увеличением плотности тока растут потери в обмотках.

Вызванное увеличением потерь возрастание температуры сердечника и обмоток допустимо лишь до некоторого предела, определяемое теплостойкостью и сроком службы материалов, применяемых для изоляции обмоточных проводов и всей обмотки в целом.

Поэтому предельно допустимой температуре нагрева трансформатора

соответствуют вполне определённые значения магнитной индукции и плотности

тока, которые не остаются одинаковыми для трансформаторов различной

мощности. Известно, что с уменьшением геометрических размеров

трансформатора поверхность охлаждения уменьшается медленнее, чем его объём

и пропорциональное объёму количество выделяемого в нём тепла. Поэтому для

сохранения температуры обмотки неизменной при уменьшении мощности

трансформатора увеличивают расчётные значения магнитной индукции и

плотности тока. Однако это увеличение возможно лишь до вполне определённых

значений. Как известно, при увеличении индукции возрастает значение тока

холостого тока, а в случае увеличения плотности тока - падение напряжения в

обмотках. С уменьшением мощности трансформатора относительное значение

тока холостого хода возрастает, так как длина пути магнитного потока в

сердечнике уменьшается в меньшей степени, чем мощность трансформатора;

относительное значение падения напряжения увеличивается как вследствие

средней длины витка обмотки с уменьшением мощности трансформатора, так и

из-за увеличения плотности тока в обмотках.

Увеличение тока холостого хода и падения напряжения ограничивается допустимой величиной реактивной мощности, потребляемой трансформатором из сети, и допустимыми изменениями напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора при изменении тока нагрузки.