Расчет силового трансформатора

Проектирование силового трансформатора требует сложного многофакторного анализа влияния свойств выбираемых материалов и технических решений на электрические параметры трансформатора. C целью снижения трудоемкости вычислений для некоторых расчетов была использована программа Tr.exe.

Процесс проектирования силового трансформатора предусматривает выполнение следующих действий:

• выбор типа и вида магнитопровода, подбор материала для его изготовления;

• расчет размеров магнитопровода;

• выбор конструкции и числа катушек, определение порядка намотки обмоток;

• расчет диаметра проводов по обмоткам;

• расчет числа витков по обмоткам;

• выбор материала и расчет толщины изоляции;

• расчет индуктивности первичной обмотки;

• расчет массы трансформатора;

• расчет тока холостого хода;

• расчет коэффициента полезного действия;

• проверка размещаемости обмоток в окне магнитопровода;

• расчет габаритов трансформатора;

• расчет стоимости трансформатора.

Исходные данные:

U1 = 220 В,U2 = 18 В, U3 = 18 В,

f = 50 Гц,I2 = 0,25 A, I3 = 0,3 A.

Решение:

Суммарная мощность вторичных обмоток:

Исходя из полученного значения мощности (Pв< 100 Вт), рассчитываем предполагаемый КПД по формуле :

Мощность первичной обмотки:

Ток первичной обмотки:

Полная мощность трансформатора:

Далее подбираем материал магнитопровода, с учетом минимальных удельных потерь мощности при максимальном значении магнитной индукции.

Выбираем в качестве материала магнитопровода сталь Э320А, удельные потери которой при В = 1,7 Тл. составляют Руд = 1,6 Вт/кг.

Цифра "0" означает холоднокатаную текстурованную сталь с улучшенными магнитными свойствами вдоль направления проката. Если из холоднокатаной текстурованной стали изготовить ленточный магнитопровод с расположением ленты вдоль направления проката, то максимальное значение магнитной индукции можно увеличить на 10%.

Исходная площадь поперечного сечения магнитопровода:

В формуле (1) КВ = 1 - коэффициент веса, определяющий массу трансформатора. Выбирая при расчете KВ = 1, мы тем самым выбираем трансформатор с малой площадью сечения магнитопровода и большой площадью окна. При увеличении Kв возрастают площадь сечения магнитопровода, масса магнитопровода и масса трансформатора, но снижается стоимость трансформатора, так как сталь дешевле меди, а при увеличении площади сечения магнитопровода уменьшается число витков обмоток и, следовательно, расход меди. I0 = 3 A/мм2 - плотность тока, выбираем такой для уменьшения массы и габаритов трансформатора и относительно небольших потерь мощности в меди. Следует отметить, что увеличение плотности тока свыше 4 А/мм2 требует расчета теплового режима трансформатора.

Рассмотрим два вида трансформаторов - с броневым (Ш-образным) магнитопроводом и с тороидальным магнитопроводом.

В трансформаторах на Ш-образных магнитопроводах применяют одну катушку и располагают ее на центральном стержне. Такие трансформаторы просты в изготовлении и поэтому имеют относительно низкую стоимость.

Тороидальный магнитопровод типа ОЛ (рисунок 1) позволяет получить минимальные потери в стали, меньшие габариты и меньшие поля рассеивания. Однако, из-за трудности технологического процесса изготовления, трансформатор такого типа имеет бóльшую стоимость по сравнению с трансформаторами на магнитопроводах других типов. Применение ленточных магнитопроводов позволяет снизить потери в стали на 20-30% или увеличить максимальное значение магнитной индукции на 10-15% из-за разных магнитных свойств вдоль и поперек проката для холоднокатаных электротехнических сталей.

Другие материалы

Расчет характеристик сигнала и каналов связи
Управление территориально разобщёнными объектами на всех уровнях осуществляется передачей сообщений разнообразными электрическими сигналами с широким использованием передачи информации. Совершенствов ...

Проектирования цифровой АТС, обслуживающей железнодорожные станции
Цель работы: получение навыков проектирования цифровой АТС с услугами ASDN. В данном проекте производится проектирование станции, обслуживающей железнодорожные станции, узловые станци ...

Проектирование микропроцессорной измерительной системы
Курсовое проектирование преследует цель закрепить знания, полученные студентами при изучении курсов по микропроцессорной технике. Оно помогает на практике применить полученные теоретиче ...