Проектирование трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ

Рассчитать силовой трансформатор для источника вторичного электропитания по следующим данным:

напряжение питающей сети -,частота питающей сети -,

напряжения и токи вторичных обмоток - ,

,

,

,

,

..

РАСЧЕТ

1) Определена суммарная мощность вторичных обмоток:

,

гдеU_i - напряжение вторичных обмоток,

I_i - ток вторичных обмоток,

Р₂ - мощность вторичных обмоток.

2) По таблице А.1 (приложение А) в зависимости от частоты сети f и суммарной мощности вторичных обмоток P₂, выбран магнитопровод типа ШЛМ 12Ч25 (сталь 3424 толщиной 0,08 мм):

для него: масса -,

длина магнитной силовой линии -,

поперечное сечение -.

3) По табл. 2 (в зависимости от частоты питающей сети f и суммарной мощности вторичных обмоток P₂) выбрана величина амплитуды индукции в магнитопроводе:

.

4) Рассчитать ЭДС, наводимую на одном витке:

,

гдеВ_m - амплитуда индукции,

f - частота сети,

S_c - поперечное сечение,

e - электродвижущая сила.

5) По графику рис. 1 (в зависимости от частоты питающей сети f и мощности вторичных обмоток P₂) выбраны рекомендуемые значения падений напряжения:

для первичной обмотки -,

для вторичной обмотки -.

Рисунок 1 - Рекомендуемые значения падения напряжения на обмотках.

6) Определены предварительные числа витков всех обмоток:

для первичной обмотки - ,

для вторичной обмотки -,

где?U₀₁ - падение напряжения для первичной обмотки,

?U₀₂ - падение напряжения для вторичной обмотки,

w - количество витков,

,

найденные значения чисел витков округлим до ближайших целых:

.

7) Вычисление индукции в сердечнике при работе трансформатора на холостом ходу:

,

Где - значение индукции,

.

8) Определение удельных потерь в стали магнитопровода по графику рисунка 2:

при , ;

при, .

Рисунок 2 - Зависимость удельных потерь в стали магнитопровода.

Вычисление общих потерь в стали при номинальной нагрузке на холостом ходе:

,

,

гдеР_n - удельные потери при нормальной нагрузке,

Р_n.о - удельные потери при холостом ходе,

Р_с.0 - общие потери при холостом ходе,

Р_с - общие потери при нормальной нагрузке,

G_c - масса магнитопровода.

9) Вычисление нагрузочной составляющей тока первичной обмотки:

,

Где I'_1a - нагрузка тока первичной обмотки.

10) Определение значения коэффициента k, учитывающего влияние потерь на величину тока первичной обмотки по таблице Б.3 (приложение Б): и вычисление ориентировочное значение тока первичной обмотки:

,

Где I₁ - ток первичной обмотки,

k - коэффициент.

11) Определение предварительного значение потерь в меди всех обмоток:

,

где Р_i - значение потерь в меди.

12) Вычисление составляющей тока первичной обмотки, зависящей от потерь:

,

Где I”_1a - составляющая тока первичной обмотки.

13) Вычисление суммарной активной составляющей тока первичной обмотки:

,

гдеI_1a - суммарная составляющая токов первичной обмотки.

14) Определение по рисунку 3 величины напряженности магнитного поля в магнитопроводе при номинальной нагрузке и на холостом ходу, учитывая тип магнитопровода:

при , ;

при, .

Рисунок 3 - Кривые намагничивания сталей магнитопроводов.

15) Вычисление реактивной составляющей тока первичной обмотки при нормальной нагрузке при холостом ходу:

,

,

Где H₀ - напряжённость при нормальной нагрузке,

H - напряжённость при холостом ходе,

l_c - длина магнитной силовой линии,

I_op - реактивная составляющая тока при нормальной нагрузке,

I_p - реактивная составляющая тока при холостом ходе.

16) Вычисление полного тока первичной обмотки:

,

гдеI₁ - полный ток первичной обмотки.

17) Поскольку полученное значение тока I₁ отличается от ориентировочного значения, найденного в п. 10, зададимся последним значением I₁ и повторим вычисления по пп. 11 - 13 и 16:

определение предварительное значение потерь в меди всех обмоток:

,

вычисление составляющей тока первичной обмотки, зависящей от потерь:

,

вычисление суммарной активной составляющей тока первичной обмотки:

,

вычисление полного тока первичной обмотки:

.

18) Вычисление активной составляющей тока холостого хода:

,

гдеI_oa - активная составляющая тока холостого хода.

19) Вычисление тока холостого хода:

,

гдеI_o - ток холостого хода.

20) По графику рисунка 4 в зависимости от частоты питающей сети f и суммарной мощности вторичных обмоток P₂ выбраны значения плотности тока j:

для первичной обмотки -,

для вторичных обмоток -.

Рисунок 4 - Рекомендуемые значения плоскости токов в обмотках.

21) Вычислен диаметр проволоки каждой обмотки:

для первичной обмотки - ,

для вторичных обмоток -,

гдеj₁ - плотность тока для первичной обмотки,

j₂ - плотность тока для вторичной обмотки,

d - диаметр проволоки обмоток,

.

Полученные значения диаметров проволоки округлены до стандартных значений, указанных в таблице В.1 (приложение В):

.

22) В соответствии с выбранными диаметрами проволоки выбраны для всех обмоток провода марки ПЭВ-2 со следующими диаметрами по таблице В.1 (приложение В):

.

23) По таблице А.1 (приложение А) для выбранного ранее типа магнитопровода выбрана длина слоя обмотки:

Из таблицы Б.4 (приложение Б) В соответствии с диаметрами проводов d_из выбраны значения коэффициентов неплотности укладки провода для каждой обмотки:

,

гдеk_y - коэффициент неплотности укладки провода,

Найдено число витков в слое каждой обмотки:

,

округлив результаты, получим:

.

24) Вычислено число слоев каждой обмотки:

,

округлив до большего целого, получим:

,

Где n_см - число слоёв каждой обмотки.

25) Из таблицы Б.5 (приложение Б) в зависимости от числа слоев каждой обмотки выбраны величины уменьшения ц числа ее витков:

,

Проверена возможность уложить требуемое число витков каждой обмотки в полученное число слоев с учетом уменьшения ц числа витков:

.

Из сравнения видно, что у каждой обмотки необходимое число витков можно уложить в найденном ранее числе слоев.

26) По таблице А.1 (приложение А) для данного ранее типа магнитопровода толщина гильзы: ,

По таблице Б.6 (приложение Б) в соответствии с диаметрами проводов d_из выбран тип межслоевой изоляции для каждой обмотки:

Межслоевая изоляция для всех обмоток - кабельная бумага К-120:

,

Межобмоточная и наружная изоляция - по 2 слоя кабельной бумаги К-120:

Толщина межобмоточной изоляции ,

Толщина наружной изоляции катушки .

27) Найдена толщина обмотки:

,

где?_мс - межслоевая изоляция,

б - толщина обмотки.

28) Найдена толщина катушки трансформатора:

,.

где?_г - толщина гильзы,

?_мм - толщина межобмоточной изоляции,

?_н - толщина наружной изоляции катушки,

s_е - толщина катушки трансформатора.

29) Из таблицы А.1 (приложение А) для выбранного ранее типа магнитопровода ширина его окна: ,

Проверено наличие зазора в между катушкой и магнитопроводом:

,.

гдес - ширина окна магнитопровода,

в - зазор между катушкой и магнитопроводом.

30) Определение расстояния от гильзы до середины каждой обмотки:

,,

,

гдед - расстояние от гильзы до каждой обмотки.

31) Из таблицы А.1(приложение А) для выбранного ранее типа магнитопровода найден внешний периметр гильзы:

,

Найдена средняя длина витка каждой обмотки:

,

,

гдеl_ср - средняя длина витка каждой обмотки,

М - внешний параметр гильзы.

32) Найдена длина провода каждой обмотки:

,

,

гдеl - длина провода каждой обмотки.

33) Вычислено сопротивление обмоток при нормальной температуре (+20 ?С):

удельное сопротивление медной проволоки для обмоток -

,

гдер - сопротивление медной проволоки,

r - сопротивление обмоток при нормальной температуре.

34) Зададимся максимальным превышением рабочей температуры трансформатора над нормальной:

, ,

Вычислены сопротивления обмоток при максимальной рабочей температуре:

,

где?t - максимальная рабочая температура трансформатора,

R - сопротивление обмоток.

35) Вычислены падения напряжения на обмотках:

,

где?U - падение напряжения на обмотках,

и относительные величины этих падений напряжения:

,

где? - относительная величина паления напряжения.

Полученные относительные величины падений напряжения не превышают тех значений, которые заданы в пункте 5.

36) определим значения потерь в меди для каждой обмотки:

,

,

найдем суммарные потери в меди всех обмоток:

,

.

Рассчитанное значение потерь в меди меньше предварительного, полученного в пункте 17.

37) Из таблицы А.1(приложение А) для выбранного ранее типа магнитопровода:

Тепловое сопротивление границы магнитопровод - воздух ,

Тепловое сопротивление трансформатора - ,

Определена температура перегрева катушки трансформатора:

,

Тогда общая температура нагрева обмоток трансформатора при максимальной температуре окружающей среды:

,

,

.

Эта температура не превышает максимальную рабочую температуру трансформатора, которой мы задавались в пункте 34.

38) Определение КПД трансформатора:

,

.

где - Коэффициент полезного действия.

ВЫВОД

трансформатор изоляция обмотка

В курсовой работе был рассчитан силовой трансформатор для источника вторичного электропитания, для этого был выбран магнитопровод типа ШЛМ 12x25 (сталь 3424 толщиной 0,08 мм). Была проверена возможность уложить требуемое число витков каждой обмотки в полученное число слоев с учетом уменьшения ц числа витков. Из расчетов можно сделать вывод, что у каждой обмотки необходимое число витков можно уложить в найденном ранее числе слоев. Так же была выбрана межобмоточная и наружная изоляция - по 2 слоя кабельной бумаги К-120 для обмоток. Была найдена толщина каждой обмотки. Рассчитан КПД трансформатора, который составил 65%

Размещено на Allbest.ru