Розділовий трансформатор живлення з запобіжником

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

магнітопровод трансформатор провідник ізоляція

Мета даного курсового проекту - розробити розділовий трансформатор живлення з запобіжником, який працює на частоті 50 Гц. Температура нагріву трансформатора не має перевищувати 80 єС. Згідно ГОСТ 30030-93 «Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы. « Розділовий трансформатор - трансформатор, первинна обмотка якого електрично не пов'язана з вторинними обмотками з метою виключення небезпеки, зумовленої можливістю випадкового одночасного доторку до землі і струмоведучих частин або неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою у разі пошкодження ізоляції.

Кліматичне виконання УХЛ 3. 0 (макрокліматичні райони з помірним і холодним кліматом) передбачає експлуатацію в закритих приміщеннях (об'ємах) з природною вентиляцією без штучно регульованих кліматичних умов, де коливання температури і вологості повітря і вплив піску і пилу істотно менше, ніж на відкритому повітрі, наприклад, в металевих з теплоізоляцією, кам'яних, бетонних, дерев'яних приміщеннях (відсутність впливу атмосферних опадів, прямого сонячного випромінювання; суттєве зменшення вітру; суттєве зменшення або відсутність впливу розсіяного сонячного випромінювання і конденсації вологи). Вироби у виконанні У и УХЛ можуть експлуатуватися в теплому вологому, жаркому сухому и дуже жаркому сухому кліматичних районах по ГОСТ 16350, в яких середня з кожнорічних абсолютних максимумів температура повітря вища 40°С і (або) поєднання температури, рівної або вище 20°С, і відносної вологості, рівної або вищої 80%, спостерігається більше за 12 г. за добу за безперервний період більше двух місяців в рік.

Трансформатори застосовується в різних галузях техніки. Насамперед в апаратурі загальнопромислового призначення, наприклад в радіовимірювальній апаратурі, апаратурі керування станками. Насичення радіоелектронною апаратурою військової техніки призвело до появи трансформаторів для спецапаратури. Сучасні радіолокаціонні, гідроакустичні станції, прилади керування стрільбою і польотами ракет, станції стеження використовують велику кількість трансформаторів різного призначення і різних різновидів. Найважливішими техніко-технічними показниками для спецапаратури є мінімальна вага та об'єм трансформатора. Для бортової апаратури і в більшості випадків для промислової апаратури основними техніко-економічними показниками є мінімальна вартість трансформатора. Трансформатори, які проектуються з умов забезпечення перерахованих показників, отримали відповідно назву трансформатор найменшої ваги, трансформатор найменшого обєму, трансформатор найменшої вартості. В усіх цих випадках прагнуть отримати і високі енергетичні показники-коефіцієнт корисної дії і коефіцієнт потужності.

Спроектований трансформатор може використовуватися для побудови блоків живлення побутової радіоелектронної апаратури, в якості гальванічної розв'язки. Основним техніко-економічним показником буде мінімальна вартість трансформатора.

Технічне завданя до курсового проекту «Розділовий трансформатор живлення»

1. Найменування та галузь використання

1. 1. Розділовий трансформатор живлення призначений для забезпечення живлення побутової радіоелектронної апаратури.

1. 2. Шифр: ***

1. 3. Строки виконання: початок - 15. 09. 13 р. ; закінчення - 20. 12. 13 р.

2. Підстава для розробки

2. 1. Підставою для розробки є завдання на курсовий проект згідно наказу по НТУУ „КПІ» № ___-с від _____. 2013 р.

2. 2. Виконавець:

Студент факультету електроніки НТУУ «КПІ» Попов Ю. І., група ДК-11.

3. Мета та призначення

Мета роботи - проектування розділового трансформатора живлення у відповідності до кліматичних умов УХЛ - 3. 0, розробка складального креслення трансформатора, виконання необхідних розрахунків для визначення параметрів та характеристик трансформатора та їх відповідності ТЗ. Призначення розробки - має навчальний характер.

4. Технічні вимоги до курсового проекту

4. 1. Склад й вимоги до пристрою, що розробляється.

4. 1. 1. Розділовий трансформатор живлення з однією первинною і двома вторинними обмотками. Напруга первинної обмотки 220 В частотою 50 Гц, номінальні напруги вторинних обмоток 15 В, номінальні струми 1А. Номінальна потужність 30 Вт.

4. 1. 2. Забезпечити кріплення запобіжнику.

4. 1. 3 Установка вертикальна.

4. 1. 4 Допустима температура нагріву обмоток 80 єС.

5. Показники призначення.

5. 1. 1. Кліматичне виконання УХЛ 3. 0.

5. 1. 2 Допуски:

на частоту 50 Гц ± 1%;

на вхідну напругу 220 В ± 10%.

5. 1. 3 Техніко - економічний показник: найменша вартість.

5. 2. Вимоги до надійності.

5. 2. 1. Напрацювання на відмову не менше ніж 20000 годин.

5. 3. Вимоги до технологічності.

5. 3. 1. Орієнтація на передові прийоми виготовлення і складання.

5. 4. Вимоги до рівня уніфікації й стандартизації.

5. 4. 1. Використовувати стандартні й уніфіковані деталі і вироби.

5. 5. Вимоги безпеки обслуговування.

5. 5. 1. Керуватися загальними вимогами безпеки згідно ДЕРЖСТАНДАРТ 12. 2. 007-75.

5. 6. Вимоги до складових частин виробу, сировини, вихідних й експлуатаційних матеріалів.

5. 6. 1. Для створення ТЖ використовувати закордонні і вітчизняні покупні вироби. Покупні вироби й матеріали використовувати з обмеженнями по вартості відповідно до техніко - економічної ефективності для побудови ТЖ найменшої вартості.

5. 7. Умови експлуатації.

5. 7. 1. Кліматичне виконання й категорія експлуатації УХЛ 3. 0 за ДСТ 15150-69.

5. 8. Вимоги до транспортування й зберігання.

5. 8. 1. Умови зберігання за ДСТ 15150-69 Зберігати в закритих опалювальних вентильованих приміщеннях.

5. 8. 2. Транспортувати автомобільним і залізничним транспортом у транспортній тарі.

5. 9. Додаткові технічні вимоги.

5. 9. 1 Передбачити кріплення ТЖ.

5. 9. 2 Виводи обмоток прийняти у вигляді штампованих лепестків.

5. 9. 3. Елементну базу використовувати по можливості, із кращими технічними характеристиками.

5. 9. 4. Всі розрахунки вести в міжнародній системі одиниць СІ.

5. 9. 5. Кріплення запобіжника з тримачем виконати зі сторони первинної обмотки.

6. Результати роботи

6. 1. Результати даної роботи можуть бути використані як вихідна документація по створенню прототипу РТ.

6. 2. Дана робота (звітна документація) після виконання надається на кафедру КЕОА для подальшого захисту й зберігання як навчальної документації.

7. Робота повинна містити в собі документи

7. 1. Пояснювальну записку.

7. 2. Складальне креслення.

7. 3 Специфікацію.

7. 4 Креслення деталей трансформатора.

8. Порядок розгляду й приймання роботи

8. 1. Порядок розгляду й приймання роботи на загальних умовах, прийнятих на кафедрі КЕОА.

8. 2. Рецензування й прийняття роботи комісією на загальних умовах.

9. Економічні показники

Не передбачено

1. Опис та обгрунтування конструкції виробу та його вузлів

Під конструкцією трансформатора будемо розуміти конструкцію сердечника, його форму і розміри, конструкцію катушки, конструктивну арматуру, яка застосовується для покращення вихідних параметрів трансформатора, кріплення до шасі приладів і способи захисту трансформаторів від зовнішніх впливів.

Сердечником трансформатора називається замкнута магнітна система, призначена для локалізації основного магнітного поля. Сердечник складається зі стрижню (або декількох стрижнів) та ярма, які являють замкнуту систему в площині магнітних силових ліній. Для запобігання втрат на вихрові струми сердечник робиться не суцільним, а з ізоляційними прошарками.

Сердечники, які мають три та більше стержнів однакового перетину, дозволяють отримати не менше трьох однакових вихідних напруг при ідентичних обмотках, називаються трифазними. Сердечники, які мають два стержня однакового перетину, називають однофазними. Однофазні сердечники, які мають розгалужене магнітне коло, називають броньовими, сердечники, які мають одне магнітне коло постійного перетину, - стрижневими, сердечники кільцеподібної форми - тороїдальними.

Рис. 1 Унифіковані конструкції магнітопроводів трансформаторів: а - броньовий; б - стрижневий; в - тороїдальний; верхній ряд - пластинчаті (шихтовані) ; нижній ряд - стрічкові.

Основним техніко - економічним показником трансформатора живлення для побутової апаратури є мінімальна вартість, тому конструкція сердечника повинна передбачати максимальну технологічність і найменшу витрату матеріалу.

С точки зору технологічності найменш вигідним є тороїдальний трансформатор (ТТ). Він має два основні недоліки: необхідність послідовного виготовлення сердечника і катушок, що подовжує цикл виробництва та низьку продуктивність намотки катушок. Крім того верстати тороїдальної намотки в порівнянні зі звичайними складніше і дорожче, їх важко використовувати для намотки як товстих, так і тонких провідників. Важкість намотки особливо помітна при частоті 50 Гц, коли число витків обмоток велике. Тому дана конструкція не буде розглядатися в якості можливої для проектування.

Броньовий трансформатор (БТ) має одну катушку, а стрижневий (СТ) при двохкатушечному виконанні має дві катушки, що особливо недоцільно для малих т. м. м.. Крім того, у СТ виникає проблема з розміщенням вивідів, бо первинна обмотка СТ розподіляється між двома стрижнями. Це призводе до того, що трансформатор броньової конструкції малої потужності більш технологічний.

Внаслідок виявлених переваг серед трансформаторів малої потужності в напрямку отримання конструкції найменшої вартості буде обрано для проектування броньову конструкцію зі стрічковим роз'ємним осердям (ШСР). Переваги ШСР у тому, що відсутні обмеження по товщині матеріалу, можливо використовувати тонкі стрічки. Роз'ємне осердя дозволяє намотувати котушки окремо і потім вставляти в них заготовлені напівосердя.

2. Вибір матеріалів

2.1 Вибір матеріалу осердя

Розміри і вага трансформаторів живлення залежать від властивостей магнітного матеріалу осердя. Основними вимогами до магнітного матеріалу є висока індукція насичення (Bs'), високе значення початкової магнітної проникності (мп), та малі втрати в магнітному матеріалі.

Відповідно ГОСТ 19693 - 73:

Намагніченість технічного насичення - намагніченість магнітного матеріалу, на який впливає таке магнітне поле, при збільшенні напруженості якого намагніченість не може бути істотно збільшена.

Початкова магнітна проникність - значення магнітної проникності на початковій або основній кривій намагнічування по індукції при прямуванні напруженості магнітного поля до нуля, ділене на магнітну сталу.

Магнітні втрати (питомі) об'ємні - потужність, яка поглинається в одиниці об'єму магнітного матеріалу і розсіюється у вигляді тепла при дії на матеріал мінливого в часі магнітного поля.

Матеріал підбирається згідно ГОСТ 21427. 0-75 і ГОСТ 21427. 4-78 «Сталь электротехническая тонколистовая кремнистая». Використовується для генераторів, динамомашин, трансформаторів з частотою не вище 25 кГц.

Рис. 2. 1 Питомі втрати магнітних матеріалів в залежності від індукції

Примітка: 1. Марки сталей позначено російською мовою.

2. Сучасне маркування: 3411 (Е310), 1511 (Е41), 3413 (Е330).

На рисунку суцільна лінія відповідає холоднокатаній технології, а штрихова гарячекатаній. Доцільно обрати електротехнічну сталь Е330, яка відповідає холоднокатаній технології і має найменші втрати на частоті 50 Гц при товщині 0, 2 мм. Зі зменшенням товщини матеріалу втрати не обов'язково зменшуються. Треба враховувати, що при цьому зменшується складова втрат на вихрові токи, які пропорційні квадрату частоти, але росте складова втрат на гістерезис, які пропорційні частоті. В таблиці 2. 1 вказана оптимальна товщина магнітного матеріалу.

Таблиця 2. 1

Рекомендовані магнітні матеріали

Марка	Галузь застосування	Товщина, мм, при частоті в кГц
		0, 05	0, 4 - 0, 5	1 - 2, 5
Е42, Е43	Т. м. п найменшої вартості	0, 35	-	-
Е44	Т. м. п найменшої вартості	-	0, 1 - 0, 2	0, 1
Е310 - Е360	Т. м. п найменшої вартості і ваги	0, 35	0, 15	0, 05 - 0, 1

Згідно табл. 2. 1 сталь Е330 товщиною 0, 35 мм доцільно використовувати для побудови трансформаторів найменшої вартості і ваги.

Сталь електротехнічна кремніста є основним магнітом'яким матеріалом масового вжитку. Введення в склад цієї сталі кремнію підвищує питомий опір, що призводить до зменшення втрат на вихрові струми. Крім того наявність в сталі кремнію сприяє підвищенню мп та ммакс., зменшенню Нс і зменшенню втрат на гістерезис. Промислові марки електротехнічної сталі вміщають не більше 5% кремнію. Це пояснюється тим, що кремній погіршує механічні властивості сталі, надає хрупкості та ламкості. Така сталь не штампується.

В якості матеріалу для осердя буде обрано сталь Е310 холоднокатану товщиною 0, 35 мм внаслідок малих питомих втрат в порівнянні з гарячекатаними сталями та за рекомендаціями у [1] як матеріал для побудови т. м. п найменшої вартості і ваги.

2.2 Вибір матеріалу провідників обмоток та електричної ізоляції

Як матеріал провідників обмоток частіше використовується мідь. Однак використовується і алюміній як більш легкий матеріал. Порівняльна характеристика наведена у таблиці 2. 2.

Таблиця 2. 2

Основні дані провідникових матеріалів

Матеріал	Питома вага, г/см3	Питомий опір с20, Ом•мм2/м
Мідь	8, 8	0, 0175
Алюміній	2, 7	0, 0280

За провідниковий матеріал буде обрано мідь, бо цей матеріал характеризується меншим питомим опором за питомий опір алюмінію і відповідно буде відбуватися менший нагрів котушок трансформатора внаслідок менших теплових втрат, які пропорційні опору відповідно до закону Джоуля - Ленца.

Рис. 2. 2 Залежність питомого опору міді від температури (стрибок відповідає температурі плавлення міді 1083°С).

Температурні умови визначаються за трьома складовими: максимальна температура навколишнього середовища tс, при якій експлуатується т. м. п. ; максимальна робоча температура обмоток tр, встановлена при даному тепловому режимі; перевищення температури обмоток над температурою середовища, або максимальний перегрів обмоток, фм = tр - tс. Відповідно до опису виконання УХЛ 3. 0 у вступній частині за tс. буде прийнято 20°С; tр. відповідно до завдання 80°С. Тоді максимальний перегрів: фм = tр - tс = 80 - 20 = 60°С.

Клас нагрівостійкості ізоляції (провідника з ізоляцією) визначає можливість надійної роботи при відповідній температурі tр на протязі 20 тис. годин і більше. Підвищення температури на кожні (8 - 12) °С знижує орієнтовно тривалість служби ізоляції в два рази. При одночасній дії нагріву і підвищеної вологості старіння ізоляції відбувається швидше. В таблиці 2. 2. 2 приведено класи нагрівостійкості відповідно до ГОСТ 8865 - 58.

Таблиця 2. 3

Класи нагрівостійкості ізоляції

Клас	tр, °С	Вид матеріалу
Y	90	Органічні волокнисті матеріали непросочені
A	105	Те ж, але з просоченням
E	120	Синтетичні плівки
B	130	Матеріали на основі слюди, скловолокна с органічними в'яжучими
F	155	Те ж, але з синтетичними в'яжучими
H	180	Те ж, але з кремнійорганічними в'яжучими
C	> 180	Слюда, кераміка, скло, кварц без в'яжучих

Обмоточний дріт зазвичай круглого перетину, при великих перетинах можливі дроти (або стрічка) прямокутного перетину. Найчастіше використовують дроти з емалевою витковою ізоляцією (емальдроти), рідше - з волокнистою або емалево-волокнистою. У перших ізоляція тонше, другі в окремих випадках більш міцні механічно. Основні марки дроту з вказівками класу нагрівостійкості наведено в таблиці 2. 4

Таблиця 2. 4

Дроти і іх властивості

Марка	ГОСТ (Г), ТУ, МРТУ (М)	Клас по нагріву	Діаметр або розміри сторін, мм	Uпр., кВ
ПЕЛ	Г 2273 - 51	Y	0, 03-2, 44	0, 3-1, 2
ПЕВ - 1, 2	Г 7262 - 54	A	0, 06-2, 44	0, 4-2
ПЕВ	ТУ 017-104-65	A	0, 02-0, 05	0, 1-0, 2
ПЕВП	ВТУ МЕП 646-49	A	0, 5-4, 4	0, 2
ПЕВА, ПЕЛРА	М 2-43-14-61	A	0, 08-2, 44	0, 5-0, 2
ПЕВТЛ - 1, 2	М 16-505-009-64	E	0, 06-1, 56	0, 4-0, 2
ПЕТВ	М 2-43-12-61	B	0, 06-2, 44	0, 5-2

За вказівками з [1] і у відповідності до робочої температури обираємо полівінілацетатний дріт ПЕВ - 1 класу нагрівостійкості А.

2.3 Монтажні дроти

Ці дроти використовують для з'єднання кінців обмоток с виводами. Існують дроти з плівковою (МГТФ, ПТЛУ), гумовою (РКГМ), пластмасовою (ФР, ПГ), волокнистою лакованою ізоляцією (МРТУ2-017-1-62) та з поліхлорвініловою ізоляцією. Більшість монтажних дротів розраховано на роботу (70-90) єС. Для запобігання дії вологості слід використовувати дроти з поліхлорвінілової та резиновою ізоляцією. Дріт РКГМ з ізоляцією з кремнійорганічної гуми може працювати при температурах до 180 єС і напругах до 380 В тому цю марку буде використано для розробки.

2.4 Ізоляційні матеріали

Ізоляційні матеріали використовуються в трансформаторі для ізоляції токоведучих частин. В залежності від призначення ізоляція називається міжобмоточную, міжшаровою, міжвитковою і основною (або ізоляцією між катушкою і сердечником). Міжшарова і міжобмоточна ізоляції повинні мати наступні властивості:

а) доброю просочувальною можливістю по відношенню до просочувайомого складу;

б) достатньою пластичністю і механічною прочністю, дозволяючим проводити намотку;

в) достатньою електричною прочністю;

г) малою товщиною, щоб забезпечити добрий коефіцієнт заповнення;

д) високим опором ізоляції після згину.

Найбільш дешевий і широко розповсюджений папір. Він має достатню електропрочність, але уступає іншим матеріалам по механічній прочності. Папір відносять до класу нагрівостійкості А (після просочування). Застосовується папір: кабельний марки К, телефонний КТН, просочувальний ІП, конденсаторний (КОН І і КОН ІІ). Останній найбільш якісний.

Таблиця 2. 5

Деякі дані електроізоляційних матеріалів

Марка	ГОСТ (Г), ТУ, МРТУ (М)	Клас по нагріву	Пробивна напруга кВ/мм	Товщина матеріалу
Кабельн. К.	Г 645 - 59	А	20	80, 120, 170 мк
Телефон. КТН	Г 3553 - 60	А	30	40, 50 мк
Конденс. КОН ІІ	Г 1908 - 57	А	50	5, 6, 7, 8, 10, 12 мк
Намоточн. ЕН	Г 1931 - 64	А - В	8	50, 70 мк
Просоч. ЕІП	Г 3441 - 63	А - В	5	90, 110, 130 мк
Картон ЕВ	Г 2924 - 60	А - В	11	0, 2 - 3 мм

Тип папіру для міжшарової, міжобмоточної та зовнішньої ізоляції буде обрано під час електричного розрахунку трансформатора, а саме після встановлення діаметру провідників обмоток.

2.5 Матеріали для просочення

Матеріали для просочення повинні мати наступні властивості:

а) не створювати повітряних включень;

б) зберігати електричну і механічну прочність на протязі встановленого строку служби при робочій температурі;

в) мати малу в'язкість і добру адгезію до обмоточного дроту;

г) мати добру адгезію до інших матеріалів, які входять в ізоляційну систему і не бути розчинником для них.

Використовуються лаки і компаунди: для ізоляції класів А, Е, В - масляно-бітумні лаки 447, 458, 447М, маслостійкий гліфтале - масляний лак ГФ-95, водоемульсіонний лаки ПФЛ-8В, 321-Т, феноло-алкідні ФЛ-98, АФ-17, меламіно-масляно-гліфталевий лак МЛ-92.

Найбільш розповсюдженим просочувальним лаком є вологостійкий лак 447. Але він витіснився більш новими лаками з кращими властивостями. Лак ФЛ-98 шкідливо діє на емаль дротів ПЕВ і з ними не використовується. Лак МЛ-92 висихає в товщі обмоток швидко, волостійкий, дешевий. Цей лак обрано для просочування т. м. п. масового випуску (найменшої вартості) тому цю марку буде обрано в якості матеріалу для просочення.

Таблиця 2. 6

Відомості про режими просочування і сушки катушок

Лак	Розчинник	Число просочувань	Температура сушки, єС	Витримка, год. (не менше)
				Після першого просочування	Після другого просочування	Остання сушка
447М	Бензин, скіпідар або його суміш з уайт-спіритом	1-3	110	7	7	7
ФЛ-98	Ксілол з уайт-спіритом	2-3	130	5	8	15
МЛ-92	Скіпідар, уайт-спірит або їх суміш	1-2	110	10	10	-
ПФЛ-8В	-	1-2	125	4	4	-

3. Розрахунок трансформатора

Розрахунок буде складатися з трьох етапів, а саме: вибір потрібного осердя с визначенням його основних параметрів a, b, c, h (Sc Soк), електричний розрахунок та конструктивний розрахунок обмоток. Для розрахунку використано методику та формули з джерела [1].

3.1 Визначаємо потужність вторинних обмоток трансформатора:

(3. 1)

де Р2i - потужність відповідної вторинної обмотки;

U2i - напруга відповідної вторинної обмотки;

I2i - струм відповідної вторинної обмотки.

3.2 Визначаємо габаритну потужність трансформатора:

(3. 2)

де N - число вторинних обмоток;

і - номер вторинної обмотки;

kT' - відношення меншого числа витків до більшого;

kBi - коректуючий коефіцієнт приведення до первинної обмотки, залежний від схеми випрямлення: при відсутності випрямляча для схем подвоєння і мостових kBi=1, для однофазної схеми с середньою крапкою kBi=0, 71, для трьохфазної з нульовою крапкою kBi=0, 81, для однополуперіодної kBi=, де іd - відношення середнього струму навантаження до діючого струму обмотки.

При kBi=1, згідно з формулою (3. 2) і відповідно до пункту 3. 1 отримано: Рг. = 30 ВА.

В якості матеріалу осердя було обрано сталь Е330 товщиною 0, 35 мм, для якої згідно таблиці 3. 1: Вs=1, 6 Тл.

Таблиця 3. 1

Значення Вs для типових матеріалів

Матеріал	Сталь Е3…	Сталь Е4…	Сплав 50Н	Сплав 80НХС
Вs, Тл	1, 6	1, 25	1, 3	0, 6

Вs - деяка гранична для кожного магнітного матеріалу величина, за якою починається неконтрольоване умовами виготовлення матеріалу і сердечника зростання напруженості поля (намагнічуваючого струму) при збільшенні індукції (гранична робоча індукція).

Коефіцієнт заповнення осердя kос залежить тільки від товщини магнітного матеріалу і технології виготовлення осердя. Для т. м. п, працюючих при невеликих значеннях індукції нанесення спеціальної ізоляції на пластини магнітопроводу не обов'язкове. Достатньо плівки окислу, яка покриває пластини під час випалювання і перебування на повітрі, холоднокатана сталь покривається силікатним покриттям, що виключає можливість зварювання пластин при випалюванні.

За типове значення kос у випадку частоти 50 Гц береться 0, 93.

Таблиця 3. 2

Коефіцієнт заповнення осердя kо

Осердя	Значення kос при товщині матеріалу в мм
Вид	Ізоляція	0, 35	0, 15 - 0, 2	0, 08 - 0, 1	0, 05	0, 02
ШС	Лакова	0, 93	0, 85	0, 75	-	-
СС	Емалева	0, 93	0, 90	0, 85	0, 75	0, 62

Примітка: При паперовій ізоляції у ШС значення kо падають на 0, 05 - 0, 1, при фосфатній (або взагалі без спеціальної ізоляції) зростають на 0, 02 - 0, 06.

Згідно з таблицею 3. 2 і типовим значенням отримано значення kос:

kос = kос (типове) + 0, 06 = 0, 93+0, 06 = 0, 936

Коефіцієнт заповнення вікна kв залежить від абсолютного розміру вікна, кількості ізоляції, виду провідного матеріалу, товщини або діаметру дроту, технології намоточних робіт. На рисунку 3. 1 вказано залежність kв від потужності трансформатора для типових умов (фм = 50 єС, tс = 20 єС, f = 50 Гц і f = 400 Гц).

Рис. 3. 1 Залежність kв для т. м. п. від потужності

Типовим значенням kв для загальних обчислень і попередніх обчислень буде kв =0, 3.

Таблиця 3. 3

Коефіцієнти перерахунку значень kв для умов відмінних від типових

Фактор відмінності	Коефіцієнт перерахунку
Безкаркасні котушки	0, 9 - 0, 95
Фольгові обмотки	1, 5 - 2
Мала кількість обмоток	1, 05 - 1, 15
Число обмоток більше шести	0, 8 - 0, 9
Плівкова ізоляція	1, 05 - 1, 15
Високовольтні т. м. п	0, 2 - 0, 6

За рис. 3. 1 при габаритній потужності Рг. = 30 Вт отримано: kв = 0, 28. Фактори відмінності, вказані в таблиці 3. 3 не присутні відповідно kв не перераховується.

Співвідношення щільностей струмів обмоток (е0 = ).

Типовим значенням для попередніх обчислень буде:

е0 = 0, 75

е0·і1 ? 0, 85

(1+ е0·і1) =1, 85

де і1 - відносний первинний струм.

Визначаємо співвідношення між вторинною та електромагнітною потужністю (ср - коефіцієнт збільшення електромагнітної потужності) :

- для трансформатора працюючого в вимушеному тепловому режимі (ТВР)

(3. 3)

де - значення зняті для типових умов;

с20 - питомий опір міді для температури 20єС (0, 0175 Ом•мм2/м).

Рис. 3. 2 Залежність к. к. д та коефіцієнта збільшення електромагнітної потужності від потужності для т. м. п. при типових умовах

Для типових умов знято: = 1, 1. Перераховуємо на нетипові згідно (3. 3) :

Визначення щільності струму вторинних обмоток:

- для трансформатора працюючого в вимушеному тепловому режимі (ТВР)

(3. 4)

де - значення щільності зняті для типових умов;

qp - коефіцієнт допустимого збільшення втрат потрібен при розрахунках трансформаторів повторно - короткочасного режиму роботи (для даного розрахунку qp=1) ;

б0 - коефіцієнт тепловіддачі (Вт/см2·градус) ;

б0Т - коефіцієнт тепловіддачі при нетипових умовах;

Фц - сукупність функцій від зображень ці (геометричний фактор) ;

У формулі 3. 4 враховувати варто лише ті множники, для яких є відмінності від типових умов. У даному розрахунку від типових умов відмінний перегрів: ф = 60°С, коефіцієнт тепловіддачі б0Т, який перераховується на нетипові умови згідно формулі 3. 5 та коефіцієнт заповнення вікна: kв = 0, 28.

(3. 5)

Для малих броньових трансформаторів при доброму просоченні катушок згідно [1]: б0 = 1, 05·10-3 (Вт/см2·градус).

(Вт/см2·градус)

Рис. 3. 3 Залежність оптимальної щільності струму вторинних обмоток т. м. п. від потужності при заданому перегріві

Для типових умов знято: = 3, 5 (А/мм2). Перераховуємо на нетипові згідно (3. 4) :

(А/мм2)

Знаходження добутку SоSв:

(см4) (3. 6)

Sо - перетин котушки у вікні осердя на фазу;

Sв - перетин вікна осердя (площа вікна) на фазу.

(см4)

Згідно отриманого значення SоSв та за значенням габаритної потужності обираємо типове осердя ШСР 20Ч32, параметри якого наведено у таблиці 3. 4.

Таблиця 3. 4

Параметри осердя ШСР 20Ч32

SоSв (см4)	25, 6
Sо (см2)	6, 4
Габаритна потужність осердя PT (ВА)	32
Довжина середньої магнітної лінії lс (см)	13
Маса осердя Gос (г)	600
Співвідношення об'ємів осердя та котушок Vос/Vк	2
Співвідношення поверхонь охолодження осердя і котушок в (Пос/Пк)	3, 1
Розміри
aЧb (мм)	20Ч32
с (мм)	10
h (мм)	40



Рис. 3. 4 Основні розміри осердя ШСР

Визначаємо ступінь заповнення вікна (сД) при заданому перегріві фм = 60єС:

(3. 7)

Знаходимо співвідношення втрат в осерді і котушках для ТВР (хтвр) :

(3. 8)

де р1 - питомі втрати в осерді (Вт/кг) ;

kвт - значення kв при наявності факторів відмінності вказаних в таблиці 3. 3.

Знаходимо р1:

р1 = kфр·kр·p1' (3. 9)

де kфр - коефіцієнт додаткового збільшення втрат для трифазних осердь (у даному розрахунку kфр = 1) ;

kр - коефіцієнт збільшення втрат у осерді в порівнянні з втратами у вихідному матеріалі;

p1' - питомі втрати магнітних матеріалів;

Таблиця 3. 5

Коефіцієнти збільшення втрат у осерді kр

Осердя	Матеріал	Значення kр при частоті в Гц
	Вид	Товщина, мм	50	400
ШО	Сталі	0, 15 - 0, 35 0, 05	1, 15	1, 2
Замкнуті СО	Сплави		-	1, 25
Роз'ємні СО	Сталі Е3…	0, 15 - 0, 35	1, 3	1, 5

Згідно таблиці 3. 5 для сталі Е330 (роз'ємного СО) kр = 1, 3.

Згідно рис. 2. 1 пункту «Вибір матеріалу» p1' (при В =1, 6 Тл) = 1, 62 Вт/кг.

(Вт/кг)

Параметр Б характеризує перегрів і визначається як:

(3. 9)

де m1 - коефіцієнт, який залежить від наявності теплового контакту осердя і металевого шасі (коливається в межах від 1, 3 до 1, 6) при відсутності такого контакту приймається за одиницю;



Допустимі втрати в осерді рос та котушці рк:

(Вт) (3. 10)

Г - коефіцієнт перепаду температур в катушці (для БТ береться 1, 05) ;

Пк - поверхня охолодження котушки (51 см2).

17, 136 (Вт)

Втрати в осерді:

(3. 11)

(Вт)

Втрати в котушці:

(Вт) (3. 12)

(Вт)

Падіння напруги u':

(3. 13)

Перегрів ф:

(3. 14)

(єС)

Величина Е. Р. С:

(В)

(В)

Число витків на вольт:

(3. 15)

(витків/вольт)

Число витків обмоток:

(витків) (3. 16)

(витків) (3. 17)

(витків)

(витків)

Размещено на Allbest.ru