Расчетная часть - Расчет трансформатора

1. Определим мощность, отдаваемую трансформатором в нагрузку:

2. В качестве материала сердечника выберем сталь 3412 (старое наименование Э23) толщиной 0,35мм, как обладающую высокими магнитными свойствами.

Выбираем ленточный магнитопровод, потому что он эффективнее использует магнитные свойства сердечника трансформатора, чем пластинчатый. Кроме того, изготовление ленточного сердечника проще и дешевле, чем изготовление пластинчатого сердечника.

3. Находим исходные величины, для данной марки стали [1]:

Индукцию по табл. 9 [5]:

Плотность тока из табл. 3 [5]:

Коэффициент заполнения окна из табл. 5-3 [1]:

Коэффициент заполнения магнитопровода из табл 5-4[1]:

4. По формуле (5-2) (1) находим:

5. Из табл. П2-2 выбираем ленточный магнитопровод ШЛМ 20х25, у которого:

* поскольку в таблице указана масса магнитопровода для ленты толшиной 0,15 мм, произведем расчет массы для ленты толщиной 0,35мм, используя формулу в сноске к табл. П2-2 и табл.5-4, где найдем коэффициент заполнения сталью (k=0.93)

Габаритные размеры:

H=36,0мм;

A=20,0мм;

C=12,0мм;

C=65,0мм;

H=56,5мм;

B=25,0мм;

6. По формуле (5-6) [1] и таблице 9 [5] определяем потери в стали для индукции

7. Находим активную составляющую тока холостого хода по формуле (1-59) [1] при максимальном напряжении питающей сети ():

8. Находим полную намагничивающую мощность по таблице 8-11 [2,3]

() для стали 3412 (Э23):

9. По формуле (1-61а)(1) находим реактивную составляющую тока холостого хода:

10. Находим абсолютное и относительное значение тока холостого хода по формуле (1-64) :

Также определим значение номинального тока в первичной обмотке по формуле (5-7), где значения кпд и коэффициент мощности выбираем с учетом исходных данных в табл. 5-5 ( и :

Определяем величину реактивной составляющей тока холостого хода

:

11. По исходным и расчетным данным, по формулам (5-8) (5-11) и табл. 5-6 находим количество витков в обмотках трансформатора:

Для первичной обмотки принимаем падение напряжения 13%

E1 =U1 (1-?U1 % -10-2)= 220(1-0.13) = 191,4 В

Для расчета количества витков во вторичной обмотки, учитывая малую мощность трансформатора и величину напряжения вторичной обмотки принимаем падение напряжения 20%

E2 =U2 (1+?U2 % -10-2)= 12(1+0.2) = 14,4 В

    12. Определим значения сечения проводов обеих обмоток по формуле (5-12), принимая значение плотности тока из п.3 ( в первичной обмотки 2,5 А (по условию), во вторичной обмотке 0,216А (из п.10): 13. Выбираем стандартные сечения и диаметры проводов серии "1-UEW" [4] со средним покрытием:
    290,2860,0642268,50,0390,3380,602181,0240,82420,950,0621,127,54 14. С учетом введенных поправок по выбранным стандартным сечениям обмоточного провода определим фактические плотности тока в проводах:

Как видим, фактические плотности тока в проводах не сильно расходятся с теоретическими данными.

15. Определяем испытательные напряжения обмоток нашего трансформатора по формуле (2-1) и графику рис.2-25 [1]:

16. Зная геометрию обмоточного провода и железа переходим к расчету гильзы.

Принимаем длину гильзы на 1 мм короче высоты окна ( по 0,5 мм на сторону, т. е. расстояние от крайнего витка обмотки до сердечника):

;

По формуле (2-4) определяем допустимую осевую длину обмотки на гильзе:

Длина концевой изоляции 1 и 2 обмоток -

17. Находим число витков в одном слое и число слоев каждой обмотки по формулам (2-6), (2-7) и графику рис.2-27:

18. Переходим к определению радиальных размеров катушки на гильзе:

Толщину гильзы принимаем

Поверх гильзы укладываем 2 слоя кабельной бумаги К-80 (ГОСТ 3441-88) (толщина слоя 0,08 мм) В качестве межслоевой изоляции для первичной обмотки также выбираем кабельную бумагу К-80 1 слой через два слоя обмотки. В качестве межобмоточной изоляции выбираем 3 слоя кабельной бумаги К-80 (ГОСТ 3441-88) (толщина слоя 0,08 мм). В качестве межслоевой изоляции для вторичной обмотки также выбираем кабельную бумагу К-80 (ГОСТ 3441-88) 1 слой через каждый слой обмотки. В качестве наружной изоляции выбираем кабельную бумагу К-80 (ГОСТ 3441-88) 3 слоя

19. По графикам рис.2-29 2-31 определяем величины коэффициентов:

Первая обмотка:

Вторая обмотка:

Коэффициент неплотности намотки наружной изоляции примем

20. Находим радиальные размеры каждой обмотки по формуле (2-8):

21. По графику рис.2-28 определяем

22. Определяем радиальный размер катушки по формуле (2-9):

23. Зазор между катушкой и сердечником равен

что вполне допустимо;

    24. Определим потери в меди обмоток:
      А) по формулам (2-10) (2-15) находим среднюю длину витка каждой обмотки:

мм

Б) находим массу меди каждой обмотки:

В) находим потери в каждой обмотке по формуле (5-14). Предельно допустимая температура провода проводов серии "UEW" 2,84 (табл 5-7) плотность тока берем из п.14 нашего расчета:

Г) находим суммарные потери в меди катушки по формуле (5-13):

25. Выпишем тепловые сопротивления по данным табл.3-1 для магнитопровода ШЛ 20х25 (магнитопроводы ШЛМ отличаются от ШЛ меньшей стороной с и высотой окна h при неизменном произведении а х b, т. е. только геометрическими параметрами, поэтому можно воспользоваться данными для нашего магнитопровода ШЛМ 20х25)

26. Определим величину теплового потока катушки-сердечника по формуле (3-54):

27. Определяем тепловое сопротивление катушки от максимально нагретой области до гильзы по формуле (3-51):

28. Полученное значение х < 0 , поэтому согласно п.4 Методики теплового расчета трансформатора (стр147) [1] определяем тепловой поток катушка-сердечник по формуле (3-60)

29. Найденное по этой формуле значение оказалось больше 0, значит максимальное превышение температуры определится по следующей формуле:

30. Определим средний перепад температур в катушке по формуле (3-62):

31. Определяем среднеобъемное превышение температуры катушки по формуле (3-58):

= 28,49-(0,5-5,39) =25,80С

=0,5 -5,390С

32. Определяем максимальные и средние температуры проводов обмотки

33. Переходим к определениям активных сопротивлений обмоток по формуле (5-15) для расчета принимая удельное сопротивление меди:

34. Определяем полное активное сопротивление пары обмоток трансформатора, приведенные к его первичной обмотке, по формуле (5-16):

35. Определяем индуктивные сопротивления 1 и 2 пар обмоток трансформатора, используя данные расчета из п. п 16,20

По формуле (5-23):;

По формуле (5-24):;

По формуле (5-28):;

По формуле (5-27): ;

По формуле (5-33):

По формуле (5-34):

По формуле (5-22):

36. Определяем относительное значение активной и индуктивной составляющих падения по формулам (1-51) (1-54):

37. Определяем К. П.Д трансформатора по формуле (5-37):

38. Определяем полное падение в трансформаторе по формуле (1-58 б) при :

Описание конструкции и метода изготовления трансформатора

Рассмотрим поэтапно последовательность изготовления трансформатора. Первоначально готовятся сборочные единицы.

Катушка данного трансформатора бескаркасная (ввиду использования броневого сердечника и малой мощности, трансформатора), намотка производиться на заранее подготовленную гильзу длиной 35мм, изготовленную из кабельной бумаги К-120 (ГОСТ 3441-88) толщиной 0,12 мм. Бумагу наматываем на деревянный брусок (шаблон) прямоугольного сечения 20х25 мм в 7 слоев с пропиткой бакелитовым лаком (ГОСТ 901-71) После высыхания, гильза с шаблоном устанавливается в намоточный станок, по бокам гильзы устанавливаем два листа кабельной бумаги К-120 (торцевая изоляция катушки) и производится намотка 2 слоев кабельной бумаги К-80 (ГОСТ 3441-88 ), толщиной 0,08 мм, по верх ее производится намотка 2 слоев первичной обмотки с пропиткой бакелитовым лаком, укладывается один слой кабельной бумаги, производится намотка следующих 2слоев первичной обмотки проводом "1-UEW" Ш 0,338 мм, пропитывается лаком, и. т.д.

После завершения намотки первичной обмотки, укладывается три слоя бумаги К-80, наматывается первый слой вторичной обмотки проводом "1-UEW" Ш 1,12 мм, смазывается бакелитовым лаком, укладывается 1 слой бумаги К-80, так повторяем для трех слоев вторичной обмотки

После завершения намотки вторичной обмотки, на нее укладываются концы бумаги торцевой изоляции, после чего укладывается 3 слоя кабельной бумаги К-80 (наружная изоляция), край бумаги фиксируется на клей или обвязывается нитью, катушку снимают со станка, бумага пропитывается бакелитовым лаком

После запекания бакелитового лака, вынимается деревянный шаблон и начинается сборка магнитопровода.

Магнитопровод изготовлен из электротехнической стали 3412, который собирается встык из отдельных сердечников подковообразной формы.

После сборки части магнитопровода склеиваются при помощи специальной ферромагнитной пасты (состав пасты: эпоксидная смола ЭД-5 (18,5 массовых частей (м. ч.), карбонильное железо Р-4 ( 77,0 м. ч.), малеиновый ангидрид (4,5 м. ч.).

Трансформатор помещают в кожух и стягивают. Кожух изготавливают из стали Ст3 толщиной 1ч1.8 мм. В основании предусмотрены 4 отверстия диаметром 5 мм для крепления трансформатора к конструкции или плате.

Для защиты трансформатора от воздействия влаги и механических повреждений пропитаем его покровным лаком МЛ-92 ГОСТ 15865-70.

Похожие статьи




Расчетная часть - Расчет трансформатора

Предыдущая | Следующая