На основании практических данных наиболее приемлемым при данных условиях считается стержневой трансформатор.
Но учитывая условия внешних механических и физических воздействий более целесообразно использовать броневой трансформатор .
Учитывая недостатки в существующих трансформаторах, относительно проектирования выбираем следующие направления:
Для стяжки трансформатора используем обойму специальной формы ;
Фиксация всей конструкции к основанию происходит болтовыми соединениями ;
Токосъем выполним в виде паянного соединения контактов трансформатора с отводящими элементами;
Обмотка трансформатора - открытого типа , то есть крышки не имеет, так как условия работы - лаборатории, жилые дома и другие подобные помещения.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
3.1 Расчет броневого трансформатора
1 Определение суммарной мощности вторичных обмоток (габаритная мощность) трансформатора по формуле (5.1)
P = , (5.1)
Где n-число вторичных обмоток
Подставляем значения на основе исходных данных и определяем суммарную мощность вторичных обмоток :
P=5*1+8*0.5+13*0.1=5+4+1.3=10.3 ВА
2 Выбираем конфигурацию магнитопровода .
В соответствии с рабочей частотой выбирается материал и толщина ленты на основании таблицы-3.1Виды магнитопроводов.
В качестве материала для магнитопровода выбираем сталь Э310 с толщиной ленты 0.35мм
3Определение ориентировочных величин
Находим индукцию по таблице 5-1
В=1.55тл- индукция;
=3.5 а/мм- плотность тока , на основании таблицы5.2-Таблица плотности тока ;
k=0.13-коеффициент заполнения окна , из таблицы 5.3- Таблица зависимости коэффициента конфигурации магнитопровода
k=0.93- коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью, из таблицы5.4- Коэффициент заполнения окна от сечения магнитопровода сталью.
4 По формуле (5.2) определяем произведение сечения стали магнитопровода на площадь его окна . Однозначно определяет требуемый типоразмер магнитопровода :
SS= , (5.2)
Тогда , подставив значения , получим :
SS=см4.
5 Из таблицыП2-2 (1) выбираем магнитопровод: ШЛМ16*20, у которого SS=7.5см4, S=3.20см2- активная площадь сечения магнитопровода ; G= 0.210кг- вес магнитопровода ;
Габаритные размеры:
h=26,0мм;
a=16,0мм;
c=9,0мм;
C=50,8мм;
H=42,4мм;
B=20,0мм;
6 По формуле (5.6) и кривой , рисунок5.2определяем потери в стали для индукции В=1,55 (Тл).
Р= р * G, (5.6)
Где р- удельные потери ( на 1 кг стали );
G- масса магнитопровода.
Тогда
Р=4*0.21=0.84 Вт .
7 По формуле1.59 находим активную составляющую тока холостого хода при максимальном напряжении питающей сети В).
(U=220).
I = , (1.59)
Где Р-полные потери в стали ;
I =0.003А
8 Находим полную намагничивающую мощность в стали по формуле(1.62) и кривой рисунок 5.2 .
Q = q * G, (1.62)
где q -полная удельная намагничивающая мощность , (q = 20В*А/кг на основании рисунка5.2 ).
Тогда:
Q =20*0.210=4.2 В*А
9 По формуле1.61находим реактивную составляющую тока холостого хода (U=220 В).
I =, (1.61)
Где Q- намагничивающая мощность ,мощность которая необходима для создания в магнитопровода трансформатора заданного значения магнитной индукции .
Значит
I = А .
10 Находим абсолютное и относительное значение тока холостого хода.
а) по формуле (1.60):
I= , (1.60)
I==0.019 А ;
б) по формуле (5.7):
I = = , (5.7)
где -суммарная мощность вторичных обмоток
=0.6 -из таблицы5.5;
cos =0.9 -из таблицы 5.5.
I = А.
Ток холостого хода выразим в процентах по формуле (5.8).
I %= , (5.8)
тогда
I %= %.что допустимо
11 По формулам (5.8)-(5.11) и таблице 5.6находим число витков обмоток :
=, (5.8)
E=U(1-?U%*0.01)Э.Д.С. первичной обмотки; (5.11)
EnUn(1-?U%*0.01) Э.Д.С. вторичных обмоток ; (5.12)
E=220(1-13*0.01)=191.4
E=5(1+25*0.01)=6.25
E=8(1+25*0.01)=10
E=13(1+25*0.01)=16.25
= = 1738 витков ; = =56 витков ;
= =90 витков ;
= = 147 витков .
По формуле (2.3) и таблице 5.12 находим ориентировочные значения величины плотности тока и сечения проводов обмотки .
S = , (2.3)
Где -плотность тока (по таблице 5.2 = 1.9-1.3 А/мм ) :
= 3.5 А/мм; =3.8 А/мм ; =3.7 А/мм ; =3.6 А/мм;
S = мм;
S= мм.
13 Выбираем стандартные сечения и диаметры проводов ПЭВ-2 из таблицы П1-1 Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения .
Расчётное сечение , мм:
S= 0.022мм ;
S= 0.27 мм;
S= 0.13 мм;
S=0.028 мм.
Номинальный диаметр проволоки по меди , мм :
d= 0.17мм ;
d= 0.59 мм ;
d = 0.41 мм ;
d = 0.19 мм ;
Максимальный наружный диаметр мм:
d = 0.21 мм ;
d = 0.66 мм ;
d = 0.47 мм ;
d = 0.23 мм ;
Вес одного метра медной проволоки , г :
g= 0.202 г/м;
g=2.43 г/м;
g=1.11 г/м;
g=0.252 г/м.
14 Находим фактические плотности тока в проводах по формуле (5.14) :
, (5.14)
А/мм2;
А/мм2 .
По формуле (2.1) и графику 2.8 определяем испытательные напряжения обмоток (эффективные значения,частоты 50Гц ).
Испытательное напряжение-напряжение между соседними обмотками ,а также напряжение между обмотками и сердечником трансформатора, которое трансформатор должен выдержать в течение 1минуты без повреждения изоляции.
При напряжении на зажимах испытуемой обмотки до 250 В-по таблице 3.7 при нормальных условиях
U=1000 В ;
U= 1.41*220= 311 (2.1)
U= 1.41*5=7.07
U= 1.41*8=11.3
U= 1.41*13=18.4
Uис= 1.3кв=1.4*1.3
Uис=400В=285.7
16 По формуле (2.4) определяем допустимую осевую длину обмотки на каркасе:
h д=h1-2h, (2.4)
где h1= h - 1= 26-1 = 25 мм -длина каркаса, мм;
h =26мм -высота окна ;
h= 1.5 мм - на основании экспериментальных данных ;
h д= 25-2*1.5 =22 мм .
17 По формулам (2.6) и (2.7) и графику 2.27 находим число витков в одном слое и число слоёв каждой обмотки .
=, (2.6)
ky1 =1.12 ; ky2= 1.04; ky3=1.05; ky4=1.07 ;
тогда число витков в одном слое каждой обмотки :
=витков;
= витков;
Определим число слоёв каждой из обмоток :
N= , (2.7)
N1=слоёв;
N2=слоя;
N3=слоя;
N4=слоя.
20. Находим радиальные размеры катушки по формулам (3.20) и (3.21) .
В качестве межслоевой изоляции для первичной и третьей вторичной обмоток выбираем кабельную бумагу толщиной 0.12мм (1 слой). А для вторичной первой и второй выбираем телефонную бумагу толщиной 0.05 .
Выбрав междуслоевую изоляцию, находим радиальные размеры каждой обмотки по формуле (2.8).
=kyNdиз+kмс(N-1)hиз.мс, (2.8)
где -толщина междуслоевой изоляции ;
1=1.12*18*0.21*1.14(18-1)0.05=5.20мм;
2=1.06*2*0.66*1.08(2-1)0.09=1.49мм;
3=1.28*2*0.47+1.07(2-1)0.09=1.29мм;
4=1.10*2*0.23+1.11(2-1) 0.09=0.6мм.
В качестве междуобмоточной изоляции используем два слоя телефонной бумаги марки КТН (0.05мм) и батистовую ленту (0.16мм) с половинным перекрытием. Поверх каркаса пропиточную бумагу марки ЭИП-63Б (0.11мм) в один слой. Междуслоевая изоляция телефонная бумага марки КТН (0.05).На первичную обмотку берем пропиточную бумагу марки ЭИП-50 (0.09мм).
Толщину каркаса принимаем равной hиз2 = 1.5 мм.
21.По графику рисунка 2-28 определяем kв= 1.05 при b/a=20/16=1.25 kно=1.7
22. Радиальный размер катушки ,её толщину определяем из выражения (5.21).
=+(h+1+k h+2+ k h+…+ k h ) k (5.21)
где -зазор между корпусом и сердечником ;
h- толщина каркаса ; h- толщина междуобмоточной изоляции
h- толщина наружной изоляции
1,2,3,4- радиальные размеры обмоток ;
k- определяем по рисунку (2-31)
k. k -определяем по рисунку (2-28)
=0.5+(1.61+5.20+1.50*0.24+1.49+1.20*0.24+1.29+1.25*0.24+0.6+ +1.35*0.24)1.05= 12.53 мм .
19. Определяем зазор между катушкой и сердечником ( значение коэффициента выпучивания берём из таблицы 3.9 ):для броневого трансформатора величина зазора равна C- , (то 0.5 до 2 мм ) 16-12.53*1.12=2 - что является допустимым .
Страницы: 1, 2, 3
