Расчет трансформатора

При расчете трансформатора по заданной габаритной мощности выбирают нормализованный магнитопровод, определяют тип провода и число витков в каждой из обмоток. Обмотки размещают в окне магнитопровода трансформатора и проверяют тепловой режим. Если тепловой режим получился удовлетворительным, то конструируют катушку и кожух трансформатора.

Рассчитываем силовой трансформатор, работающий в сети с Е1 = U1=220 В при f = 50 Гц (гармоническое напряжение) и создающий на вторичной обмотке ЭДС Е2= 36,63 В. Ток вторичной обмотки I2=0,42А.

1. Выбираем тип магнитопровода трансформатора и режим его работы.

Выбираем Ш-образный витой магнитопровод, выполненный из стали с толщиной листов 0,35 мм.

Мощность, отдаваемая в нагрузку, мала: VA2 = Е2* I2 =36,63*0,42 = =15,38 ВА, поэтому амплитуда магнитной индукции Bm =1,3 Тл. Такой индукции соответствуют удельные потери мощности в стали Руд = 3 Вт/кг и удельная намагничивающая мощность Qуд = 30 В А/кг. Плотность тока I = 2,7 А/мм2, коэффициенты заполнения окна медью = 0,3 и магнитопровода сталью k = 0,9. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора

Ip1 = I2 E2/E1 = 0,42Ч36,63/220 = 0,07 А.

Произведение площади окна на площадь сечения магнитопровода трансформатора

Выберем типовой броневой магнитопровод с произведением ScS0> 15 см4. Ближайшие значения к рассчитанным имеет магнитопровод ШЛ 20 X 32, у которого ScS0 = 61 см4 (рисунок 4). Этот магнитопровод имеет массу 735 г, сечение стали его среднего стержня равно 5,7 см2.

Потери мощности в стали магнитопровода трансформатора

Рст = PynG = 3 Ч735 = 2,2 Вт.

Реактивная мощность, идущая на намагничивание магнитопровода:

Q = QynG = 30 0,735 = 22 В А.

Рисунок 4

Активная составляющая тока холостого хода

Iа = Рст/E1 = 2,2/220 = 0,01 А.

Ток намагничивания

Iм = Q/E1 =22/220 = 0,1 А.

Ток в первичной обмотке

=

Площади сечения проводов обмоток:

Sпp1 = I1/I= 0,27/2,7 = 0,1 мм2; Sпp = I2/I = 1,35/2,7 = 0,5 мм2.

Для первичной обмотки выбираем провод ПЭЛ с Sпp1= 0,113 мм2 и dиз1 = 0,42 мм. Для вторичной обмотки выбираем провод с Sпp2 = 0,541 мм2 и d из2= 0,89 мм.

Определим число витков в обмотках трансформатора.

щ1 = Е1Ч103/(4ЧkфЧkсЧSсЧBm) = 220 104 (4Ч1,11Ч50Ч5,7Ч1,3) =1350

Во вторичной обмотке щ = 228.

Проверим, уместится ли данная обмотка в окне магнитопровода. Положим толщину одного слоя первичной обмотки с изоляционной прокладкой равной 0,45 мм, вторичной - 0,9 мм. Тогда, разместив в одном слое по длине катушки 110 витков первичной и 51 виток вторичной обмотки, найдем толщины этих обмоток:

б1 = щ1/0,45 щ1cл = 1350Ч0,45/110 = 5,5 мм;

б2 = щ2/0,9 щ2cл = 228Ч0,9/51 =4,25 мм.

Общая толщина катушки б1 + б2 получилась меньше ширины окна. Следовательно, катушка свободно разместится в окне магнитопровода.

По эскизному чертежу катушки (рисунок 4) определим длину среднего витка обмотки lн ср. Для первичной обмотки lн ср = 0,127 м, для вторичной (намотана поверх первичной) lн ср = 0,157 м.

Сопротивление провода первичной обмотки

r1 =сЧ lн ср щ1/Sпp1 = 1,7Ч10-2 Ч 0,127Ч1350/0,113 = 25,4 Ом.

выпрямитель трансформатор схема

Сопротивление провода для вторичной обмотки г2=1,2 Ом. Сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке,

rтр =n2Ч r1 + r2 = (37,5/220)25,4 +1,2 = 2 Ом.

Потери мощности на сопротивлениях обмоток

Проверим тепловой режим трансформатора. Перегрев магнитопровода относительно окружающей среды для открытого трансформатора

ДТс = 750 Рст/Sоxл м = 750Ч2,2/148= 11,2°С,

где Sоxлм - площадь открытой поверхности магнитопровода, определенная по эскизу трансформатора (рисунок 4), см2.

Перегрев катушки

ДТк = = 1000P м / Sоxл к = 1000 Ч 3,6/110 = 33 °с.

выпрямитель трансформатор схема

Тепловой режим получился ненапряженным, что явилось следствием выбора малых амплитуд магнитной индукции и плотности тока в обмотках трансформатора.

Другие стьтьи в тему

Разработка устройства контроля вибрации газотурбинного двигателя
В результате выполнения курсового проекта необходимо рассчитать конструктивные параметры и разработать упрощенную конструкцию датчика вибрации электромагнитного типа, разработать и протестировать алгоритм работы вторичного устройства обработки и виртуальный прибор, обеспечивающий фор ...

Разработка вычислительного блока системы электромагнитного позиционирования
Актуальность развития методов точного определения координат и углов ориентации того или иного объекта по отношению к некоторой заданной системе координат трудно переоценить. Определение пространственных и угловых координат движущихся объектов лежит в основе решения многих важных нау ...