РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

         

с медными обмотками на броневом


Рассчитать двухобмоточный трансформатор с медными обмотками на броневом магнитопроводе, работающий в условиях естественного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию оптимальной массы и стоймости на единицу входной мощности при номинальных данных:
Первичное напряжение U1=110 B;
Вторичное напряжение U2=24 B;
Вторичный ток I2=2 A;
Частота питающей сети f1=60 Гц;
Коэффициент мощности - cosj=0,95;
КПД не менее h=0,95.
2.      Выбор материала магнитопровода
Расчет выполняется для трансформатора с броневым сердечником, медными обмотками и работающим с естественным воздушным ох­лаждением. Поэтому принимаем значение коэффициента теплоотдачи ?=10 Вт/м2×град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное т = 50 °С и общая температура нагрева t = t0+?=20+50=70°С.
Низковольтность обмоток (до 1 кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105°С) позволяет использовать дешевый обмоточный провод и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой.
Т. к. частота питающей сети f1=60 Гц, то материалом для магнитопровода целесообразно выбрать ленточную электротехническую сталь марки 3411 (Э41ч42) с толщиной ленты 0,35 мм.
Пользуясь данными таблиц П7-П14 Приложений методического пособия [1], выбираем для расчета трансформатора параметры материала магнитопро­вода, медных обмоток и показатели геометрии для оптимальной стои­мости. Выбранные параметры записаны в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 – Параметры магнитопровода
Параметр Марка



КЗС
gc
?co
kp
f10
В0
f1
?
?1
Bs
?a
мм
-
г/см3
Вт/кг
-
кГц
Тл
кГц
-
-
Тл
Гн/м
3411 (Э41ч42)
0,35
0,95
7,65
0,8
1,5
0,4
0,5
0,05
1,8
2
1,6
5×10-4
Таблица 2 – Параметры провода
Материал обмоток
Компромиссная геометрия
КЗК
gk
?k
?
?
-
г/см3
Ом×м
град
__Вт__
м2×град
x
y
z
KS
nc
nh
NC
NK
?
Б
0,35
8,8
2,1×10-8
50
10
1
2,5
2,5
1
0,4
1
5
2,3
1,9
3

Эскиз рассчитываемого броневого трансформатора показан на рисунке 1.1.
3.      Расчет параметров
3.1.   Расчет габаритной мощности

3.2.   Рабочая индукция

Рисунок 1.1 – Эскиз броневого трансформатора
            Учтем, что ?=1 (среднерасчетное):


            Учтем, что коэффициент формы для синусоиды kf=1,11.
.
            Учтем, что
.

3.3.   Сечение магнитопровода

3.4.   Усредненная плотность обмоток

3.5.   Проверка правильности расчетов

            Проверка показала правильность расчета.
3.6.   Линейные размеры трансформатора
Линейные размеры трансформатора рассчитываются по следующим формулам:

3.7.   Числа витков обмоток
Первичной:

            Вторичной:

3.8.   Сечения проводников обмоток
Первичной:
            Вторичной:

3.9.   Весовые показатели трансформатора
Вес магнитопровода:

Вес обмоток:

            Общий вес трансформатора:

            Удельный вес на единицу мощности:

4.            Выводы
В процессе выполнения работы был рассчитан двухобмоточный трансформатор с заданными параметрами. Полученные соотношения удовлетворяют критерию оптимальной массы и стоймости на единицу входной мощности.