Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов.

Курсовая работа

 

 

По дисциплине:

“Электрические машины и электропривод”

 

 

на тему:

“Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением”

Выполнил: ст. группы ТСТ-212

Верстунин А.С.

 

Проверил: доцент

Козырев А.И.

 

Москва 2013 г.

Содержание:

1. Введение……………………………………………………………………………………………….3

2. Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов…….4

3. Исходные данные…………………………………………………………………………………4

4. Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением:

1) Определение токов в обмотках трансформатора……………………………………5

2) Выбор электромагнитных нагрузок – магнитной индукции и плотности тока………………………………………………………………………………………………………………6

3) Определение основных размеров сердечника………………………………………...6

4) Определение числа витков обмоток………………………………………………………..8

5) Определение сечения и диаметра проводов обмоток……………………………..9

6) Определение площади окна, необходимой для размещения обмоток трансформатора …………………………………………………………………………………………10

7) Укладка обмоток на стержнях и проверка размещения их в окне выбранного сердечника……………………………………………………………………………...11

8) Определение средней длины витка обмоток…………………………………………15

9) Масса меди обмоток………………………………………………………………………………..16

10) Масса стали сердечника………………………………………………………………………..16

11) Потери в меди обмоток…………………………………………………………………………17

12) Потери в стали сердечника…………………………………………………………………..18

13) Определение тока холостого хода………………………………………………………..18

14) Сопротивление обмоток, падение напряжения в них и напряжение короткого замыкания………………………………………………………………………………....20

15) Изменение напряжения при нагрузке………………………………………………….23

16) Коэффициент полезного действия……………………………………………………….23

17) Проверка трансформатора на нагрев…………………………………………………...24

 

5. Сводные данные расчета…………………………………………………………………..26

6. Список использованной литературы…………………………………….…………27

7. Общий вид трансформатора: Листы 1,2,3,4.

Введение.

К маломощным трансформаторам принадлежат трансформаторы, номинальная мощность которых находится в пределах от единиц, десятков вольт-ампер до 1000 вольт-ампер.

Физический процесс работы маломощных трансформаторов по существу такой же, как в трансформаторах средней и большой мощности, но соотношения некоторых параметров и величин, связанных в том или ином виде с мощностью трансформатора, являются значительно отличными. Вследствие этого намагничивающий ток, например, относительно велик, потоки рассеяния невелики, индуктивное сопротивление рассеяния мало, а толщина изоляции между обмотками берется малой; мала и толщина самих обмоток, отсутствуют радиальные вентиляционные каналы и т.д.

Наибольшее применение среди трансформаторов малой мощности имеют силовые трансформаторы, т.е. трансформаторы, предназначенные для питания электрических цепей различных устройств и схем. Такие трансформаторы применяются в устройствах автоматики, телемеханики, связи, в радиотехнике и служат для питания различных цепей управления, сигнализации, обмоток реле, для питания цепей анодов, схем с полупроводниковыми выпрямителями, магнитными усилителями и т.д.

Силовые трансформаторы малой мощности обычно выполняются однофазными, имеют воздушное охлаждение. Номинальное напряжение их обмоток не превышает 1000 В, т.е. эти трансформаторы относятся к низковольтным. Частота питания их в большинстве случаев для трансформаторов общего применения ¦ =50 Гц, но применяется также, повышенная частота ¦ =400 Гц и выше для трансформаторов специального назначения.

По конфигурации маломощные трансформаторы могут выполняться броневыми, стержневыми и тороидальными.

По конструктивному исполнению сердечники маломощных трансформаторов выполняются двух типов:

1) Пластинчатые;

2) Ленточные.

Для расчета маломощного силового трансформатора, предназначенного для питания различной нагрузки, исходными данными являются: номинальные (полные) мощности вторичных обмоток (S₂, S₃), номинальное напряжение первичной (U₁) и номинальные напряжения вторичных обмоток (U₂, U₃); частота сети (¦); коэффициенты мощности нагрузок вторичных обмоток (cosj₂, cosj₃).

В условиях практики особыми исходными условиями при проектировании могут быть: заданные габариты или вес трансформатора, специфические условия эксплуатации (температура окружающей среды, повышенная влажность, тряска, химические воздействия); особые условия по надежности, возможные пределы колебания первичного напряжения и допустимые изменения вторичного напряжения, режимы работы вторичных обмоток и т.д.

 

Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов.

При расчете маломощных трансформаторов для выбора главных размеров используют основное уравнение, определяемое выражением:

 

 

 

 

где S₁=U_1·I₁ – полная мощность, потребляемая первичной обмоткой

трансформатора (В×А);

¦ - частота переменного тока (Гц);

В_с – индукция (амплитудное значение) в стержне (Тл);

j – плотность тока в обмотках (А/мм²);

Q_c – геометрическое сечение стержня (см²);

Q_ок – площадь окна сердечника (см²);

К_с – коэффициент заполнения сердечника сталью;

К_ок – коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой.

 

 

Данное уравнение определяет связь между мощностью и основными геометрическими размерами трансформатора. Как видно, эта связь определяется частотой и электромагнитными нагрузками – индукцией и плотностью тока. Основные размеры трансформатора определяют его вес, от них зависит и материал из которого будут сделаны все его элементы, а значит и стоимость самого трансформатора. (основное уравнение будет использовано далее в пункте 4.3)

 

Исходные данные.

¦=50 Гц – частота переменного тока;

U₁=127 B – напряжение первичной обмотки;

S₂=60 B×A – полная мощноcть I вторичной обмотки;

U₂=24 B – напряжение I вторичной обмотки;

cosj₂=0,9 – коэффициент мощности I вторичной обмотки;

S₃=80 B×A – полная мощность II вторичной обмотки;

U₃=12 B – напряжение II вторичной обмотки;

cosj₃=0,95 – коэффициент мощности II вторичной обмотки;

Особые условия расчета: пластинчатый броневой сердечник.