Проектирование электротехнических изделий: Методические указания к практическим занятиям (Технологические карты-инструкции по выполнению практических занятий), страница 10

Исходными данными для расчета трансформатора являются:

–  назначение, условия работы и требуемый срок службы;

–  напряжение и частота питающей сети, электрическая схема трансформатора;

–  действующие напряжения вторичных обмоток: без средней точки U₂₁, U₂₂,… U_2i; со средней точкой U₃₁,  U₃₂,…U_3i;

–  токи вторичных обмоток: без средней точки I₂₁, I₂₂,…I_2i, со средней точкой I₃₁, I₃₂,…I_3i (в нагрузке);

–  допустимое напряжение короткого замыкания u_к  или значение тока холостого хода I_ох (при наличии ограничений по этим параметрам).

Расчет трансформатора состоит из следующих этапов:

–  выбор конструктивного исполнения, типа магнитопровода, расчетных критериев;

–  расчет габаритной мощности, определение типоразмера магнитопровода;

–  выбор электромагнитных нагрузок: индукции, плотности тока;

–  электрический расчет трансформатора;

–  конструктивный расчет трансформатора;

–  проверочный расчет;

–  тепловой расчет.

Выбор конструктивного исполнения, типа магнитопровода и расчетных критериев производится исходя из условий работы и заданного срока службы. Конструктивное исполнение ТММ может быть открытым, защищенным или закрытым. Для частоты 50 – 400 Гц применяется броневая или стержневая конструкция магнитопровода, на частоте 1 кГц и выше – в основном тороидальная. При отсутствии ограничений по напряжению короткого замыкания или току холостого хода расчет ведется на заданную температуру перегрева ТММ, которая не должна превышать допустимого значения для провода обмоток и изоляции.

Расчет габаритной мощности. Выбор типоразмера магнитопровода.

Габаритная мощность ТММ без вторичных обмоток со средней точкой определяется по формуле:

                                               (5.1)

Коэффициент ψ = η_т cosφ. Для ТММ преобразователей напряжения при работе на выпрямитель ψ ≈  η_т. При этом η_т – КПД трансформатора выбирается по графику, представленному на рисунке 5.1. В зависимости от типа магнитопровода и суммарной выходной мощности суммарную мощность вторичных цепей можно определить по формуле:

ΣР_II = (I₂U₂cosφ₂ + I₃U₃cosφ₃ +…+ I_nU_ncosφ_n)                    (5.2)

Главные размеры магнитопровода определяются исходя из значения расчетного произведения площади стали на площадь окна, см⁴:

,                                     (5.3)

где a, b, c, d– размеры магнитопровода;

k_c – коэффициент стали;

k_о – коэффициент заполнения окна;

j – средняя плотность тока в обмотках, А/мм;

B_max – максимальная магнитная индукция, Тл.

После определения коэффициентов оптимальной геометрии x, y, z, можно определить толщину стержня a, см:

                                                     (5.4)

Затем размер стержня приводится к ближайшему стандартному значению, и определяются остальные размеры.

Правильность выбора проверяется по относительному намагничивающему току I_om, %:

,                                      (5.5)

где Н_с – напряженность в сердечнике;

l_м.с – длина средней магнитной линии;

Н_δ – напряженность в зазоре;

δ – величина зазора;

I₁ – номинальный ток первичной обмотки;

w₁ – число витков первичной обмотки.

                                 (5.6)

Значение намагничивающего тока для трансформаторов малой и средней мощности для частоты 50 Гц лежит в диапазоне 30 – 60%. При частоте 400 Гц намагничивающий ток должен составлять 10 – 20%.

Порядок самостоятельной деятельности

1  Запишите технические данные своего варианта из таблицы 5.1.

Таблица 5.1 – Исходные данные для расчетов