Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

По окончании выполнения практической работы студент должен  Просмотрен 351

знать:

- исходные данные для ориентировочной оценки мощности выбираемого трансформатора;

уметь:

- пользоваться справочной и нормативно-технической литературой;

- выполнять расчеты сечения и числа витков обмоточных проводов.

Основные теоретические положения:

Для расчета параметров трансформатора, а именно сечения обмоточных проводов, числа витков и обмоток, выбора магнитопровода необходимо ориентировочно оценить мощность трансформатора в зависимости от предполагаемой или расчетной нагрузки трансформатора. Расчеты мощных трансформаторов очень трудоемки и осуществляются проектными институтами или специальными заводскими проектными бюро. Маломощные трансформаторы можно рассчитывать по упрощенным формулам. Рассчитанный, таким образом, трансформатор можно применять в профессиональной деятельности и быту.

Маломощные однофазные и трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) применяют для освещения, питания цепей управления, в выпрямителях и различных электронных аппаратах.

Расчет трансформаторов начинают с определения его вторичной мощности, ВА:

 

S2=U2I2 – для однофазных трансформаторов;

 

S2=3UI – для трехфазных трансформаторов,

 

где U2 − вторичное напряжение, В;

I – вторичный фазный ток, А;

I2 – вторичный ток, А;

U – вторичное фазное напряжение, В.

По известной вторичной мощности S2 находят первичную мощность трансформатора, ВА:

 

S1=S2/η,

 

где η – КПД трансформатора, который можно принимать по таблице 6.

Поперечное сечение, мм2, сердечника трансформатора QC можно определить по следующим эмпирическим (т. е. найденным опытным путем) формулам:

 

– для трансформаторов стержневого типа (рисунок 17,а);

 

– для трансформаторов броневого типа (рисунок 17,б);

 

– для трехфазных трансформаторов (рисунок 17,в),

 

где f – частота тока в сети, Гц;

k – постоянная (4-6 для масляных и 6-8 для воздушных трансформаторов).

Поперечное сечение стержня автотрансформаторов рассчитывается по вышеприведенным формулам, но постоянная k увеличивается на 15-20 %. Сечение, мм2, сердечника может быть выражено через его размеры

 

Qс = a·b,

 

где a – ширина пластин, мм;

b – толщина пакета пластин, мм.

Сечение стержня обычно имеет квадратную, прямоугольную или ступенчатую форму, вписанную в окружность. Стержни прямоугольного сечения обычно применяют для трансформаторов до 700 ВА. Высоту, мм2, прямоугольного стержня можно вычислить по формуле

 

НС = (2,5 ÷ 3,5)·а.

 

Соотношение размеров сечения сердечника может находиться в пределах b/a=1,2÷1,8. Ширину окна сердечника (рисунок 17) принимают по формуле

 

c = HC/m,

 

где m – коэффициент, учитывающий наивыгоднейшие размеры окна сердечника (m = 2,5 ÷ 3).

Сечение ярма трансформатора с учетом изоляции между листами принимается

 

= (1,0÷1,15) – для трансформаторов стержневого типа;

 

– для трансформаторов броневого типа.

 

 

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

Я – ярмо; Ст – стержень.

 

Рисунок 17 – Типы сердечников трансформаторов: а – стержневой;

б – броневой; в – трехфазный

 

Сечение проводов для первичной и вторичной обмоток определяют в зависимости от тока в обмотках и допустимой плотности тока.

Токи первичной и вторичной обмоток определяют следующим образом:

 

I1=S1/U1; I2=S2/U2 – для однофазных трансформаторов,

 

;

 

– для трехфазных трансформаторов,

 

где Uл1 и Uл2 – линейные напряжения первичной и вторичной обмоток.

При соединении обмоток в звезду

 

а в треугольник

где UФ – фазное напряжение.

 

Токи, А, в отдельных частях обмотки автотрансформатора (рисунок 18) могут быть определены из выражений:

 

I1=S2/(U1η);

 

I2=S2/U2.

 

Сечения проводов первичной и вторичной обмоток определяют по формулам:

 

s1=I1/δ; s2=I2/δ – для одно- и трехфазных трансформаторов;

 

s1=I1/δ; s2=(I2 – I1)/δ – для понижающего автотрансформатора (рисунок 18,а);

 

а)

 

б)

 

Рисунок 18 – Схемы понижающего (а) и повышающего (б) автотрансформаторов

где s1 и s2 – сечения проводов первичной и вторичной обмоток, мм2;

δ – плотность тока в обмотке, А/мм2 (принимается по таблице 6).

 

Таблица 6 – Рекомендуемые значения индукции, плотности тока и КПД трансформаторов

 

Мощность трансформатора, ВА Индукция ВС, Тл КПД трансформатора, η Плотность тока, А/мм2
1,1 0,82 4,8
1,25 0,85 3,9
1,35 0,87 3,2
1,40 0,89 2,8
1,35 0,91 2,5
1,25 0,93  
1,15 0,95 1,6
1,10 0,96 1,3
1,05 0,96 1,2
Более 1000 0,8-1,05 0,96-0,98 1,2

 

Число витков первичной и вторичной обмоток определяют по формулам:

 

;

 

 

– для одно- и трехфазных трансформаторов соответственно;

 

;

 

 

– для понижающего автотрансформатора (см. рисунок 18, а);

 

 

 

– для повышающего автотрансформатора (см. рисунок 18, б),

 

где BC – магнитная индукция в сердечнике (см. таблицу 6).

Для компенсации потери напряжения в проводах обмоток нужно увеличить число витков вторичных обмоток на 5-10 %. Радиолюбители обычно определяют число витков на 1 В рабочего напряжения по упрощенной формуле

 

w0 = 4500/QC ,

 

где 4500 – постоянная величина для трансформаторной стали.

Далее определяют количество витков первичной и вторичной обмоток:

 

w2 = (1,05 ÷ 1,1)w0U2;

 

w1 = w0U1.

 

После расчета основных параметров трансформатора необходимо проверить, разместятся ли обмотки в окне выбранного магнитопровода.

Пользуемся упрощенным способом проверки. Для этого по наружному диаметру провода и числу витков находим площадь, занимаемую каждой обмоткой в окне сердечника, затем складываем площади всех обмоток и полученную сумму сравниваем с площадью окна, т. е. определяем коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой:

 

K0 = Qобм/Q0,

 

где Qобм = dw – площадь, занимаемая обмоткой;

dи − диаметр провода с изоляцией;

w – число витков обмотки;

Q0 = H0C – площадь окна сердечника трансформатора.

Коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой для маломощных трансформаторов принимают k0 = 0,2 ÷ 0,4.

Предыдущая статья:Задание.. - Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от.. Следующая статья:Пример 1.. Определить основные параметры понижающего трансформатора для радиоприе..
page speed (0.0128 sec, direct)