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 шлирен–проектора для контроля объективов
Оптический контроль основан на анализе взаимодействия оптического излучения с объектами контроля. В качестве объектов контроля могут служить материалы и изделия, технологические процессы и параметры окружающей среды. Для получения измерительной информации об объекте контроля использ ...

Разработка управляемого контролера на базе микропроцессорного комплекта серии КР580
Если всего лишь несколько десятков лет назад свойствами программируемости характеризовались только крупные блоки и узлы управляющих систем, то в настоящее время этими свойствами характеризуется интегральная база (микропроцессор, однокристальная микро-ЭВМ), что и обеспечивает ее широки ...