Расчёт трансформатора трансформаторно-выпрямительного стабилизирующего блока питания

7. Расчёт трансформатора

Данные:

U₁ – напряжение питающей сети, В                                                                                 220

f – частота питающей сети, Гц                                                               50

U₂ – напряжение на первой вторичной обмотке, В                             12

I₂ – сила тока в первой вторичной обмотке, А                                     0,5

U₃ – напряжение на второй вторичной обмотке, В                              36

I₃ – сила тока во второй вторичной обмотке, А                                   1

cosj₂ – коэффициент мощности первой вторичной обмотки             0,9

cosj₃ – коэффициент мощности второй вторичной обмотки             0,9

Диапазон температуры окружающей среды, ⁰С                            +15…+35

Перегрев, ⁰С                                                                                            75

7.1  Суммарная мощность вторичных цепей, ВА:

∑S_II = S₂ +S₃

где S₂ = U₂·I₂ – полная мощность первой вторичной цепи;

S₃ = U₃·I₃ – полная мощность второй вторичной цепи;

∑S_II = 12·0,5 + 36·1 = 42

7.2  Трансформатор броневой, магнитопровод ленточный(ШЛ).

7.3  Материал магнитопровода: сталь 3412 (электротехническая анизотропная     холоднокатаная сталь, содержание кремния 4%) ГОСТ 21427 – 73, толщина листа 0,35мм с термостойким изоляционным покрытием (литература – 1).

7.4  КПД, %: для данного трансформатора КПД лежит в пределах от 77 до 86 в зависимости от полной мощности и частоты трансформатора (литература–1).

Принимаю η = 84

7.5  Габаритная мощность, ВА:

Р_г = 0,5·(1 +  ) · ∑S_II

Р_г = 0,5·(1 +  ) · 42 = 46

7.6  Максимальная магнитная индукция, Тл:

принимаю В_max=1,6 ,в зависимости от вида магнитопровода (литератра-1)

7.7  Коэффициент заполнения сталью: 

К_ст = 0,93  , для толщины листа 0,35 мм с лаковой изоляцией, по таблице (литература – 1).

7.8  Коэффициент заполнения окна обмоточным проводом

К_ок лежит в пределах от 0,27 до 0,35 в зависимости от мощности транформатора по графику (литература – 1), принимаю К_ок = 0,3

7.9  Средняя плотность тока, А/мм²:

Для броневого трансформатора с листовым магнитопроводом плотность тока лежит в пределах от 2,3 до 3,5 по таблице (литература – 1), принимаю j_ср = 3

7.10  Коэффициент распределения окна между обмотками:

n = 2,075 в зависимости от мощности трансформатора по графику (литература – 1).

7.11  Расчётное произведение площади стали на площадь окна, см⁴:

S_ст· S_ок =

S_ст· S_ок = = 32,1

7.12 Оптимальное соотношение размеров для обеспечения минимальной            массы по заданному нагреву по таблице (литература – 1):

X = 0,9

Y = 2

Z = 2,5

7.13 Основной базовый размер, мм:

а =

a = =16,3

7.14 Остальные размеры, мм:

b = Y·a

с = X·a

h = Z·a   

b = 2 · 16 = 32

с = 0,9 · 16 = 14,4

h = 2,5 · 16 = 40

7.15 По ГОСТ 22090-75 выбираем стандартный магнитопровод ШЛ 16x32 с   размерами в мм: а=16, b=32, с=16, h=40, длиной средней магнитной линией l_ср=13,6 (литература – 1).

7.16  Площадь стали, см²:

S_ст = а·b  

S_ст = 1,6 · 3,2 = 5,12

7.17  Площадь окна, см²:

S_ок = с·h

S_ок = 1,6 · 4,0 = 6,4

7.18 Стандартное произведение площади стали на площадь окна,см⁴:

S_ст· S_ок = 32,6

7.19  Скорректированная средняя плотность тока, А/см²:

по стандартному значению S_ст· S_ок

j_ср =

j_ср = = 2,95

7.20  Падения напряжения, %:

Предварительно, в зависимости от мощности по графику (литература–1)

∆U₁ = 6

∆U₂ = ∆U₃ = 10

7.21  ЭДС во вторичных обмотках, В:

Е₂ = U₂· (1+)

Е₃ = U₃· (1+)

Е₂ = 12·(1+10/100) = 13,2

Е₃ = 36·(1+10/100) = 39,6

7.21  ЭДС первичной обмотки, В:

Е₁ = U₁· (1- ∆U₁/100)

Е₁ = 220· (1- 6/100) = 207

7.22 ЭДС одного витка, В:

е = 4,44·f·B_max·К_ст·S_cn·10^-4

е = 4,44·50·1,6·0,93·5,12·10^-4 = 0,169

7.23 Число витков обмоток:

первичной    w₁= Е₁/е

w₁=207/0,16 = 1225

вторичных   w₂ = Е₂/е

w₃ = Е₃/е

w₂ = 13,2/0,169 = 78

w₃ = 39,6/0,169 = 234

7.24  Ток холостого хода, А

            I₀ =

где l_cр – длина средней магнитной линии, см:  l_cр = 13,6

δ – величина стыка в магнитопроводе, мм:  δ=10·10^-4

Н_max – напряжённость магнитного поля для стали 3412, при В_max = 1,6Тл    по таблицам намагничивания (литература – 5), А/см:  Н_max=10  

I₀ = = 0,093

7.25  Суммарная активная мощность вторичных цепей, Вт:

ΣР₂ = S₂·Cosφ₂ + S₃·Cosφ₃

ΣР₂ = 6·0,9 + 36·0,9 = 37,8

7.26 Суммарная реактивная мощность вторичных цепей, ВАр:

ΣQ₂ = S₂·Sinφ₂ + S₃·Sinφ₃

ΣQ₂ = 6·0,436 + 36·0,436 = 18,3

7.27 Активная составляющая первичного тока при номинальной нагрузке, А:

I_1a =

I_1a = = 0,2045

7.28 Реактивная составляющая первичного тока при номинальной нагруз-   ке, А:

I_1р =  + I_ор

I_1р =  + 0,093 = 0,192

7.29 Ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке, А:

I₁ =

I₁ = = 0,279

7.30  Относительное значение тока ХХ, %:

I₀ = ·100

I₀ = ·100 = 33,3

7.31 Предварительное сечение поперечного сечения проводов обмоток, мм²:

q_пр=

первичной обмотки  q_1пр = = 0,0946

вторичных обмоток: q_2пр == 0,1695

q_3пр = = 0,339

7.32  Стандартные размеры проводов (литература – 5):