Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание и исходные данные

1) Номинальные мощности вторичных обмоток:

S₂=75 ВА

S₃=20 ВА.

2) Номинальное напряжение первичной обмотки:

U₁=127 В.

3) Напряжения вторичных обмоток при нагрузке:

U₂=200

U₃=10 В.

4) Частота питающего напряжения:

f=50 Гц.

5) Коэффициенты мощности нагрузок:

cosj₂=0,9

cosj₃=1,0

6) Класс изоляции – А (нагревостойкость 105 °С).

7) Режим работы – продолжительный.

8) Максимальная температура окружающей среды:

q₀=35 ºС.

9) Дополнительные требования: минимум стоимости.

По указанным данным требуется:

– рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением;

– выполнить чертеж рассчитанного трансформатора.

Расчетно-пояснительная записка должна отражать подробный ход расчета, обоснование выбранных значений, эскизы, сводные данные расчета трансформатора. Пояснительную записку выполняют на листах формата А4 (210x297).

Графическая часть проекта должна содержать проекции трансформатора с указанием габаритных размеров и проекции деталей трансформатора. На проекциях трансформатора – вид спереди и вид сверху – представить четвертные разрезы. Чертеж рассчитанного трансформатора выполняют на одном листе формата А1 (594x841).

Введение

В современных системах автоматики, телемеханики и связи широко используют маломощные трансформаторы (МТ). Маломощные трансформаторы, как правило, выполняют многообмоточными (3÷4 обмотки). Они работают при частотах 50, 200, 400, 500 Гц и выше. Относительно благоприятные условия охлаждения МТ с воздушным охлаждением позволяют обходиться без вентиляционных каналов в сердечнике и обмотках. Существуют различные МТ: силовые, измерительные, пиковые, импульсные и другие. В настоящих указаниях рассмотрены силовые однофазные МТ с воздушным охлаждением, получившие наибольшее распространение.

Расчет МТ имеет ряд особенностей в отличие от расчета обычных силовых трансформаторов общего назначения. В ряде случаев к ним предъявляют самые жесткие требования по массовым и габаритным показателям. В то же время, особенно для МТ общепромышленного и бытового назначения, все острее встают вопросы экономической эффективности, что связано с большими масштабами их производства.

Возникают различные и противоречивые требования при проектировании МТ: минимальные масса и стоимость при удовлетворительных эксплуатационных характеристиках, заданное значение падения напряжения и температура нагрева, достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД). Так, увеличение магнитной индукции В в сердечнике и плотности тока j в обмотках обеспечивают уменьшение габаритов и массы трансформатора. Однако при увеличении индукции растут потери в сердечнике и ток холостого хода, а с увеличением j растут потери в обмотках и потери напряжения. Вызванный увеличением потерь рост температуры нагрева сердечника и обмоток допустим лишь до некоторого предела, определяемого теплостойкостью и сроком службы электроизоляционных материалов. Силовые МТ обычно встраивают в различные устройства, что создает для них повышенную температуру окружающей среды.

Использование значений рабочих частот в широком диапазоне, специфика конструкции, выполнение требования соблюдения заданного перегрева и т. п. вызывают определенные трудности в методике расчета данных трансформаторов.

1. Применение трансформатора в вагоне поезда

Трансформатор 1ТР.071 в вагоне предназначен для исключения электрического соединения между цепями управления и заземленными частями в системе питания цепей управления.

Технические данные трансформатора 1ТР.071:

Мощность.......... 9 кВ-А

Частота.............. 50 Гц

Род тока............. переменный

Марка стали............ Э12

Площадь сечения сердечника..... 80 см2

Объем масла............ 35 л

К. п. д............... 95%

Масса без масла, не более....... 125 кг

Первичная обмотка wBXJ:

номинальное напряжение..... 220 В

номинальный ток........ 50 А,

сопротивление при +20° С..... 0,057±0,0057 Ом

число витков.......... 54X2

тип провода..........v ПБД 2,44X6,9 мм

Вторичная обмотка:

номинальное напряжение...... 188 В

номинальный ток........ 50 А

сопротивление при +20° С..... 0,053±0,0053 Ом

число витков:

a)i"............. 23X2

w2............. 23

j w3............. 23

і. Тип провода............ ПБД-2, 44X6,9 мм

Устройство. Общий вид и схема трансформатора показаны на рисунке 73. и 74.

Магнитопровод 11 имеет О-образную форму, набран из отдельных прямоугольных пластин и расположен горизонтально. На каждом стержне магнитопровода имеется катушка 12. Катушки 12 — бескаркасные многослойные. Первичная и вторичная -обмотки состоят ч из двух секций, расположенных в разных катушках. Первой намотана секция первичной обмотки, а затем секция вторичной обмотки. Магнитопровод 11 с катушками 12 подвешивается на стягивающих его шпильках 7 к крышке 3. На крышке смонтированы выводы. Выводы катушки закрыты коробкой 5, обеспечивающей пылебрызгозащиту выводных зажимов. Трансформатор помещается в баке 10 с трансформаторным маслом ГОСТ 982—68. К баку приварены кронштейны 9 для подвески под вагоном.

Бак имеет сбоку наливной патрубок, к пробке 2 которого прикреплен щуп для контроля уровня масла. На дне бака расположено масло-сливное отверстие, закрытое пробкой 1. На крышке 3 расположены отверстие для выхода воздуха, закрытое пробкой 8 с отверстиями, и ручки 4 для подъема трансформатора. Бак 10 и пробки 2 имеют резиновые-уплотнения, а пробка 8—войлочное. Монтаж проводов осуществляют через втулку 6 коробки 5.

Уход в эксплуатации. За трансформатором 1 ТР.071. Чтобы убедиться в исправности трансформатора, произведите проверку по схеме рис. 75.

Определите ток холостого хода /хх и коэффициент трансформации при питании первичной обмотки переменным напряжением £/пит = = 220 В. Ток холостого хода /хх должен быть не более 4 А.

Коэффициент трансформации определите, контролируя напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

Проверьте сопротивление изоляции омметром на 500—1000 В, класс точности 1,0 (например, М1101), между выводами 62ЛА и 71Г и выводами 62ЛА, 71Г и болтом заземления.

Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.

В случае пробоя изоляции (сопротивление изоляции равно нулю) слейте масло, снимите трансформатор с вагона, выньте трансформатор из бака, разъедините межкатушечные соединения и выявите неисправную катушку, измеряя сопротивления изоляции: между секциями обмоток; между выводами обмоток/соединенными между собой, и маг-нитопроводом для каждой катушки в отдельности.

Проверку маслоплотности трансформатора осуществите при слитом масле:

приготовьте мыльный раствор: 50—60 г хозяйственного 60%-ного мыла РТУ 67—64, разрезанного на мелкие куски, на 1 л воды, размешайте кистью до образования пены;

для определения утечки воздуха на сварные швы кистью нанесите мыльный раствор;

подайте в бак-воздух, сжатый до 0,05...0,07 МПа (0,5... 0,7кгс/см2), через отверстие для выхода воздуха, сняв пробку 8 (см. рис. 73) и выдерживая при этом давление не менее 1 мин.

Конструкция считается маслоплотной, если отсутствуют мыльные пузыри, образование которых проверяется визуально.

Характерные неисправности трансформатора 1 ТР.071 и методы их устранения приведены в табл. 16 и далее в тексте.

Замену катушки на новую проводите в следующем порядке:

слейте масло; снимите трансформатор с вагона;

отверните болтовые соединения по периметру крышки и снимите крышку с закрепленным на ней трансформатором;

Рис. 74- Схема трансформатора 1ТР.071

Рис. 75. Схема для проверки исправности трансформатора 1ТР.071 Спит — источник переменного напряжения 10 А, 220 В, 50 Гц- Та - испытуемый трансформатор 1ТР.071; АІ — амперметр электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 5 А (например, Э381); VI, ГО - вольтметры электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 300 В (например, Э 381).

Таблица 16

Неисправность	Вероятная причина	Способ устранения
Завышен ток холосто-	Межвитковое замыка-	Выявите неисправную
го хода	ние в обмотках.	катушку и замените
	Неправильное соедине-	Устраните согласно рис.
	ние обмоток	74
Несоответствие коэф-	Межвитковое замыка-	То же
фициента трансформации	ние в обмотках
	Неправильное соедине-
	ние обмоток
	Обрыв цепи обмоток	Устраните
Занижено сопротивле-	Качество масла не со-	Замените
ние изоляции	ответствует требуемому
	Повышенная влаж-	Сушите
	ность изоляции
Нарушена электриче-	Замыкание выводов на	Обнаружьте и устра-
ская прочность изоляции	крышке	ните
	Пробой изоляции ка-	Выявите неисправную
	тушки	катушку и замените
Течь масла в баке	Нарушены сварные	Выявите место утечки
	швы „	и устраните

отсоедините выводы катушек от выводных зажимов, расположенных на крышке;

снимите трансформатор с крышки; разъедините межкатушечные соединения.

выньте шпильки, стягивающие пакет сердечника; расшихтуйте магнитопровод и замените катушку на новую; зашихтуйте магнитопровод; стяните магнитопровод шпильками; соедините выводы обмоток (см. рис. 74); прикрепите трансформатор к крышке;

присоедините выводы катушек к выводным зажимам, расположенным на крышке;

опустите крышку с закрепленным на ней трансформатором в бак и затяните болты по периметру крышки;

залейте трансформаторное масло до уровня;

трансформатор подвергните проверке, как описано, выше.

При заниженном сопротивлении изоляции трансформатор необходимо сушить. Для этого:

слейте масло; снимите трансформатор с вагона;

отверните болтовые соединения по периметру крышки;

снимите крышку с закрепленным на ней трансформатором и сушите в специальном шкафу горячим воздухом с вентиляцией для удаления влаги при температуре +70° С до получения установившегося сопротивления изоляции, но не менее 1 МОм;

после сушки визуально убедитесь в отсутствии внешних повреждений изоляции катушек и выводов;

опустите трансформатор в бак и закрепите болтами;

залейте трансформаторное масло до уровня.