1 рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением

Обновлено: 02.07.2024

Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов.

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 1000В, т.е. эти трансформаторы относятся к низковольтным. Частота питания их в большинстве случаев для трансформаторов общего применения ¦=50Гц, но применяется также, повышенная частота ¦=400Гц 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:

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/мм 2 );

Q_c– геометрическое сечение стержня (см 2 );

Q_ок– площадь окна сердечника (см 2 );

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)

Расчёт маломощного трансформатора с воздушным охлаждением

Элементы конструкций трансформаторов: магнитопровод и катушки с обмотками. Выбор материала сердечника. Определение тока первичной обмотки при номинальной нагрузке. Вычисление падения напряжений на обмотках. Оценка результатов выбора магнитной индукции.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	17.05.2012
Размер файла	1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Воронежский филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

"Электрические машины и электропривод"

Тема: "Расчёт маломощного трансформатора с воздушным охлаждением"

Воронеж - 2011

Конструкция трансформатора: Основные элементы конструкций трансформаторов является магттопровод; и катушки с обмотками.

В зависимости от технологии изготовления магнитопровода трансформатора небольшой мощности делятся на пластинчатые и ленточные, и имеют три основных типа: стержневые, броневые и кольцевые.

Стержневые пластинчатые магнитопроводы обычно собираются из прямо угольных пластин одинаковой ширины П-образной формы.

Броневые пластинчатые магнитопроводы собираются из Ш-образных пластин и прямоугольных перекрышек.

Обмотки изготовляются из изолированных проводов; кроме того, предусматривается изоляция катушек от магнитопровода, междуслоевая изоляция, между обмоточная изоляция, внешняя изоляция катушек.

Также в конструкцию трансформатора входят детали для сборки отдельны: частей сердечника, крепления собранного трансформатора, клеммы для соединения концов обмоток.

Характеристика расчета трансформатора:

Основная задача при расчете является уменьшение габаритных размеров и массы при заданных ограничениях на рабочую температуру, падение напряжения и ток холостого хода. Увеличение магнитной индукции в сердечнике В и плотности тока j в обмотках обеспечивает уменьшение габаритов и массы трансформатора, hi возрастают потери в сердечнике, и ток холостого хода, и растут потери в обмотка и падение напряжения. Рост температуры сердечника и обмоток допустим до лишь до определенного предела

Задание на курсовую работу

1.Рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением согласно исходным значениям, представленными ниже.

2.Выполнить чертёж рассчитанного трансформатора.

3.Составить подробную расчётно-пояснительную записку.

Исходные данные выбираются согласно последним трём цифрам шифра студента. Согласно варианту "400" выбираем следующие исходные данные:

Расчётное условие: минимум массы

Температура окружающей среды: T=30 °C

Отношение массы стали к массе меди должно лежать в пределах 2-3.

Отношение потерь меди к потерям в стали при нормальной нагрузке желательно иметь в пределах 1.35-1.5.

Расчёты требуется округлять до трёх значащих цифр.

1. Определение расчётной мощности трансформатора.

Поскольку +, расчётная мощность определяется по формуле:

Значение КПД равняется 0.96-0.97 согласно таблице №2.

2. Конструкция магнитопровода

Поскольку значение расчётной мощности , то можно изготавливать стержневой трансформатор с двумя катушками и ленточными разъемными сердечниками, используя ленточный магнитопровод.

Стержневые трансформаторы имеют большую поверхность охлаждения по сравнению с броневыми и меньшую среднюю длину витка

3. Выбор материала сердечника

Для каждой частоты существует своя оптимальна толщина материала. Поэтому толщина магнитопровода является постоянной величиной. Поскольку можно применять только ленточный магнитопровод, будем использовать ленточный магнитопровод холоднокатаной стали марки Э340 толщиной . При частоте 400 Гц

4. Нахождение ориентировочного значения магнитной индукции, плотности тока, коэффициента заполнения окна, коэффициента заполнения магнитопровода. По найденной величине и заданной конструкции магнитопровода, согласно таблицам №3,4,5,6 выберем:

-магнитную индукцию, возьмем максимальное значение В=1.3

-Коэффициент заполнения окна

-Коэффициент заполнения магнитопровода

Так как выбран материал сердечника Э340 соответственно уменьшим значение на 25%

Поскольку напряжения на зажимах обмотки не превышают 500В, можно использовать значения из таблиц№3,4,5,6 без корректировки.

5.Определение произведения сечения сердечника на площадь окна

6.Определение отношения сечения сердечника на площадь окна

7.Выбор типоразмера магнитопровода

Из табл.прил.П2[5] выбрали магнитопровод ПЛ 16Х32-50, поскольку его произведение и пределы изменения лежат требуемых пределах:

Пользуясь справочными данными из приложения 17/10/5 П2 находим:

Толщина пакета пластинчатого сердечника

Средняя длина магнитной силовой линии

Площадь сечения магнитопровода

Произведение сечения сердечника на площадь окна

Площадь окна магнитопровода

Длина средней магнитной линии

Средняя длина витка всех обмоток

Открытая поверхность охлаждения сердечника

Открытая поверхность катушки

С помощью формул (3) и (4) уточним значения и

трансформатор магнитопровод ток напряжение

Определение числа витков обмоток

8.Определение падения напряжения

Если падения напряжений на обмотках выразить в процентах от номинальных значений напряжений на соответствующих обмотках, то значения ЭДС примут вид

9.Определение ЭДС на виток

Электродвижущая сила на виток определяется по формуле:

10.Определение числа витков обмоток

Определение числа витков обмоток определяется по формуле:

Поскольку число витков обмотки низшего напряжения, определяемого по формуле(12) получилось дробным, необходимо округлить его до целого числа. Следовательно, . Так же необходимо произвести перерасчёт чисел витков и магнитной индукции согласно формулам:

Определение потерь в стали и намагничивающего тока

11.Опроеделение потерь в стали

Для магнитопроводов из стали Э340, потери в стали определяются по формуле:

- величина удельных потерь. Она находится по графику №3 на рис.4.

12.Определение активной составляющей намагничивающего тока

Активная составляющая намагничивающего тока находится по формуле:

14.Определение реактивной составляющей намагничивающего тока

Реактивная составляющая намагничивающего тока для стали Э340 определяется по формуле:

-напряжённость поля в стали, определяемая по графику №2 на рис9.

-число зазоров на пути силовой линии, равное 2.

-величина эквивалентного воздушного зазора в стыках сердечника трансформатора, равное 0.0015см.

15. Определение тока первичной обмотки при номинальной нагрузке

Ток первичной нагрузки холостого хода находится согласно формуле:

- приведённые значения активной составляющей токов вторичных обмоток.

- приведённые значения реактивной составляющей токов вторичных обмоток

16.Определение тока холостого хода

Ток холостого хода определяется по формуле:

17.Определение относительного значения тока холостого хода

Относительное значение тока холостого хода находится по формуле:

18.Оценка результатов выбора магнитной индукции

Поскольку , выбор стержневого магнитопровода из стали Э340 верен.

19.Определение коэффициента мощности

Коэффициент мощности определяется по формуле:

Электрический и конструктивный расчёт обмоток

20.Выбор плотностей тока в обмотках

Поскольку известно среднее значение плотности тока, можно найти плотности тока всех обмоток. При соединении обмоток в порядке 2,1,3(где обмотка №2 является выходной обмоткой большего напряжения) следует принять:

21.Определение ориентировочного значения сечения проводов

Ориентировочное значение сечения проводов определяется по формуле:

22.Выбор стандартного сечения и диаметров проводов

Зная ориентировочные значения проводов, из приложения 17/10/5 П1(3) выбрали стандартные сечения и диаметры проводов марки ПЭВ-1.

Зная точные значения сечений и диаметров проводов, можно найти фактическую плотность тока в проводах по формуле:

23.Определение амплитудного значения рабочих напряжений и испытательных напряжений

Амплитудное значение рабочих напряжений находится по формуле:

Значение испытательных напряжений обмоток определяется по графику№3, представленному ниже.

Из графика следует, что

25.Размещение обмоток в окне

26.Определение осевой длины каждой обмотки

Осевая длина каждой обмотки определяется по формуле:

Поскольку длину каркаса выбирают на 1мм короче высоты окна магнитопровода, то справедливо равенство:.

является толщиной щёчки каркаса. Её значение было определено ранее.

27.Определение толщины гильзы(каркаса)

Толщина щёчки каркаса была определена ранее. Однако поверх каркаса наматывают изоляционную бумагу, увеличивающую его толщину. Согласно исходным данным, необходимо намотать один слой пропиточной бумаги ЭИП-3Б( толщина-0.11мм). Поэтому толщина каркаса будет равна:

28.Определение толщины межслоевой изоляции

Толщина межслоевой изоляции выбирается согласно диаметру изоляционного провода и испытательному напряжению из 17/10/4 таблица №9. Согласно ней:

29.Определение толщины межобмоточной изоляции

Толщина межобмоточной изоляции зависит от величины испытательного напряжения обмотки с наибольшим напряжением. Поэтому для изоляции первой и второй обмотки используются 4 слоя бумаги К-12(толщина 12мм), а для изоляции второй и третьей обмотки используются 4 слоя бумаги К-12(толщина 12мм).

30.Определение количества слоёв наружной изоляции

Количество слоёв наружной изоляции зависит от рабочего напряжения последней обмотки. Согласно исходным данным , следовательно для наружной изоляции достаточно двух слоёв из бумаги (толщина 11мм) и одного слоя баллистовой ленты(толщина 0.16мм). Поэтому

31.Определение числа витков в одном слое каждой обмотки

Число витков в одном слое каждой обмотки находится по формуле:

- коэффициент укладки провода в осевом направлении, который определяется по рис.12 (17/10/4)

32.Определение числа слоёв

Число слоёв определяется по формуле

Поскольку был выбран стержневой двух катушечный трансформатор, значение необходимо уменьшить в 2 раза.

33.Определение радиального размера каждой обмотки

Радиальный размер первой обмотки определяется по формуле:

Радиальный размер второй обмотки определяется по формуле:

Радиальный размер третьей обмотки определяется по формуле:

Коэффициент укладки провода в радиальном направлении и коэффициент неплотности межслоевой изоляции определяют для каждой обмотки отдельно из рис.13 и рис.14 (17/10/4) соответственно.

34.Определение полного радиального размера катушки

Полный радиальный размер катушки определяется по формуле:

- зазор между сердечником и каркасом.

- коэффициент неплотности межобмоточной изоляции находится по рис.15(17/10/4).

- коэффициент выпучивания. Поскольку обмотка находится на каркасе, то справедливо, что .

- коэффициент неплотности наружной изоляции

35.Определение зазора между катушкой и сердечником

Зазор между катушкой и сердечником для стержневого трансформатора считается допустимым, если . Для проектируемого трансформатора, значение

. Так как 0.5<0.542<1, расчёт выполнен верно, и катушка нормально укладывается в окне магнитопровода.

36.Определение средней длины витка обмоток

Средняя длина витка первой обмотки определяется по формуле.

и - наружные размеры каркаса, которые определяются по формуле:

Средняя длина витка второй обмотки определяется по формуле:

Значения наружных размеров каркаса и были определены в (34) и (35)

Средняя длина витка третьей обмотки определяется по формуле:

Значения наружных размеров каркаса и были определены

37.Определение массы меди каждой обмотки

Масса меди первой обмотки определяется по формуле:

Масса меди второй обмотки определяется по формуле:

Масса меди третьей обмотки определяется по формуле:

Общая масса проводов катушки определяется по формуле:

Зная общую массу проводов катушки, можно проверить значение отношения массы стали к массе меди.

38.Определение потерь в каждой обмотки

Потери в первой обмотки определяются от формуле:

Потери во второй обмотке определяются по формуле:

Потери в третей обмотке определяются по формуле:

Потери в катушках определяются по формуле:

Зная значение потерь в катушках, можно проверить значение

Определение температуры нагрева трансформатора

39.Тепловой расчет трансформатора

Для определения максимального превышения температуры катушки и максимального значения среднеобъемной температуры обмотки можно использовать тепловые схемы изображенные на рис 18 в методичке 17/10/4

На данном рисунке приняты следующие обозначения:

тепловой поток, мощность которого равна электрическим потерям в обмотке (потерям в меди);

тепловой поток, мощность которого равна магнитным потерям в стали сердечника;

тепловые потоки в ветвях схемы замещения;

xтепловое сопротивление катушки для потока, идущего от максимально нагретой области до гильзы, величина которого зависит от проходящего через него потока;

тепловое сопротивление гильзы;

тепловые сопротивления граничных слоев: поверхность катушки - среда и поверхность сердечника - среда соответственно.

40. Выполним более точный расчет максимальной температуры для стержневого трансформатора с частотой 400 Гц

По таблице 12 из методички 17/10/4 выполним тепловой расчет трансформатора:

Тепловое сопротивление катушки

эквивалентная теплопроводность пропитанной катушки

Тепловое сопротивление границы катушка-среда:

коэффициент теплоотдачи с поверхности катушки ;

открытая поверхность охлаждения катушки, непосредственно участвующей в теплообмене с окружающей средой;

Тепловое сопротивление границы сердечник-среда:

с торца сердечника ;

с боковой поверхности сердечника;

открытая торцевая поверхность сердечника;

тепловые сопротивления торцевой и боковой поверхности сердечника;

Тепловое сопротивление каркаса:

Выполним расчет по формулам

41.Определяем величину теплового потока между катушкой и сердечником

42.Определяем тепловое сопротивление катушки от максимально нагретой области до гильзы (каркаса)

43.Определяем максимальное превышение температуры катушки и среднее превышение температуры обмотки.

Так как тепловой поток направлен от сердечника (x<0) к катушке и максимально нагретая область находиться на гильзе (каркасе), поэтому необходимо определить тепловой поток катушка-сердечник по формуле :

Так как найденное значение получилось меньше нуля, значит доля теплового потока возникающая в сердечнике , которая будет излучаться в окружающую среду через катушку , может быть определена по формуле:

Максимальное превышение температуры катушки в данном случае определяется по формуле:

Найдем среднее превышение температуры по формуле:

44.Оценка результатов расчета перегрева

Во избежание грубых ошибок при расчете максимальной температуры необходимо найти приближенное значение максимальной температуры перегрева по формуле:

сумарные потери меди в обмотках;

суммарные потери в стали сердечника;

перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, который для пропитанных лаком катушек принимаем равным

удельный коэффициент теплоотдачи ;

открытая поверхность обмоток трансформатора;

открытая поверхность сердечника трансформатора;

Так как максимальная температура перегрева , а по приближенной , следовательно при выполнении теплового расчета трансформатора не допущено грубых ошибок.

45.Максимальная температура обмотки

темепература окружающей среды;

Поскольку максимальная температура при расчете с заданным ограничением по превышению температуры не укладывается в заданные пределы.

Определение КПД трансформатора и выбор проводов для выводов обмоток

46.Определение КПД трансформатора

КПД трансформатора определяется по формуле:

1. Тихомиров П.М. (Расчет трансформаторов) "Энергия" Москва 1976г.

2. Подольский Д.С. (Расчет и конструирование низковольтной аппаратуры) Москва 1975г.

3. Копылов И.П. (Электрические машины) Москва Энэргомиздат 1986г

4. Винокуров В.А. Попов Д.А. (Электрические машины ЖД транспорта) Москва "Транспорт" 1986 г.

Подобные документы

Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением

Отличительные особенности маломощных трансформаторов, описание физического процесса их работы. Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением: определение токов в обмотках, выбор электромагнитных нагрузок (магнитной индукции и плотности тока).

курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.12.2013

Расчет маломощного трансформатора однофазного тока

Возможности трансформаторов в отношении преобразования параметров электрической энергии переменного тока. Методика расчета маломощного трансформатора с воздушным охлаждением. Выбор магнитопровода, определения числа витков обмоток, КПД трансформатора.

курсовая работа [285,9 K], добавлен 04.03.2013

Расчёт однофазного трансформатора

Выбор исполнения трансформатора и типа магнитопровода, его индукции, плотности тока в обмотках. Определение токов, сечений стержня и ярма магнитопровода, числа витков. Укладка обмотки на стержнях. Напряжение на зажимах вторичной обмотки при нагрузке.

контрольная работа [93,9 K], добавлен 23.11.2010

Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением

Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов. Выбор электромагнитных нагрузок, магнитной индукции и тока. Укладка обмоток на стержнях и проверка размещения их в окне выбранного сердечника. Определение тока холостого хода, сопротивление обмоток.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.12.2013

Расчет асинхронного двигателя по известным размерам сердечника при отсутствии паспортных данных

Особенности ремонта электрооборудования. Состав расчетной части: обмер сердечника, выбор и определение магнитной индукции, номинальной мощности двигателя, размера и массы обмотки. Построение графика зависимости тока намагничивания от числа витков обмотки.

курсовая работа [149,1 K], добавлен 23.03.2011

Расчет однофазного трансформатора

Первичная и вторичная обмотки трансформатора. Плотность тока в обмотках. Сечения стержня и ярма магнитопровода. Напряжение на один виток первичной обмотки при нагрузке. Число витков обмоток. Высота окна магнитопровода. Расчет укладки обмоток в окне.

контрольная работа [118,5 K], добавлен 26.10.2011

Расчет маломощного трансформатора электропитания

Габаритная мощность трансформатора. Плотность тока в обмотках трансформатора преобразователя. Броневые ленточные магнитопроводы. Число витков вторичных обмоток. Перегрев сердечника по отношению к окружающей среде. Толщина катушки трансформатора.

Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением

Применение трансформатора в вагоне поезда. Методика и основные этапы расчета трансформатора с воздушным охлаждением. Обоснование выбранных значений. Проверка результатов расчета МТ по коэффициентам. Индуктивные падения напряжения и сопротивления.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	25.04.2012
Размер файла	1,7 M

Задание и исходные данные

1) Номинальные мощности вторичных обмоток:

2) Номинальное напряжение первичной обмотки:

3) Напряжения вторичных обмоток при нагрузке:

4) Частота питающего напряжения:

5) Коэффициенты мощности нагрузок:

6) Класс изоляции - А (нагревостойкость 105 °С).

7) Режим работы - продолжительный.

8) Максимальная температура окружающей среды:

9) Дополнительные требования: минимум стоимости.

По указанным данным требуется:

- рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением;

- выполнить чертеж рассчитанного трансформатора.

Расчетно-пояснительная записка должна отражать подробный ход расчета, обоснование выбранных значений, эскизы, сводные данные расчета трансформатора. Пояснительную записку выполняют на листах формата А4 (210x297).

Графическая часть проекта должна содержать проекции трансформатора с указанием габаритных размеров и проекции деталей трансформатора. На проекциях трансформатора - вид спереди и вид сверху - представить четвертные разрезы. Чертеж рассчитанного трансформатора выполняют на одном листе формата А1 (594x841).

Введение

В современных системах автоматики, телемеханики и связи широко используют маломощные трансформаторы (МТ). Маломощные трансформаторы, как правило, выполняют многообмоточными (3ч4 обмотки). Они работают при частотах 50, 200, 400, 500 Гц и выше. Относительно благоприятные условия охлаждения МТ с воздушным охлаждением позволяют обходиться без вентиляционных каналов в сердечнике и обмотках. Существуют различные МТ: силовые, измерительные, пиковые, импульсные и другие. В настоящих указаниях рассмотрены силовые однофазные МТ с воздушным охлаждением, получившие наибольшее распространение.

Расчет МТ имеет ряд особенностей в отличие от расчета обычных силовых трансформаторов общего назначения. В ряде случаев к ним предъявляют самые жесткие требования по массовым и габаритным показателям. В то же время, особенно для МТ общепромышленного и бытового назначения, все острее встают вопросы экономической эффективности, что связано с большими масштабами их производства.

Возникают различные и противоречивые требования при проектировании МТ: минимальные масса и стоимость при удовлетворительных эксплуатационных характеристиках, заданное значение падения напряжения и температура нагрева, достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД). Так, увеличение магнитной индукции В в сердечнике и плотности тока j в обмотках обеспечивают уменьшение габаритов и массы трансформатора. Однако при увеличении индукции растут потери в сердечнике и ток холостого хода, а с увеличением j растут потери в обмотках и потери напряжения. Вызванный увеличением потерь рост температуры нагрева сердечника и обмоток допустим лишь до некоторого предела, определяемого теплостойкостью и сроком службы электроизоляционных материалов. Силовые МТ обычно встраивают в различные устройства, что создает для них повышенную температуру окружающей среды.

Использование значений рабочих частот в широком диапазоне, специфика конструкции, выполнение требования соблюдения заданного перегрева и т. п. вызывают определенные трудности в методике расчета данных трансформаторов.

1. Применение трансформатора в вагоне поезда

Трансформатор 1ТР.071 в вагоне предназначен для исключения электрического соединения между цепями управления и заземленными частями в системе питания цепей управления.

Технические данные трансформатора 1ТР.071:

Род тока. переменный

Марка стали. Э12

Площадь сечения сердечника. 80 см2

Объем масла. 35 л

Масса без масла, не более. 125 кг

Первичная обмотка wBXJ:

номинальное напряжение. 220 В

номинальный ток. 50 А,

сопротивление при +20° С. 0,057±0,0057 Ом

число витков. 54X2

тип провода. v ПБД 2,44X6,9 мм

номинальное напряжение. 188 В

номинальный ток. 50 А

сопротивление при +20° С. 0,053±0,0053 Ом

і. Тип провода. ПБД-2, 44X6,9 мм

Устройство. Общий вид и схема трансформатора показаны на рисунке 73. и 74.

Магнитопровод 11 имеет О-образную форму, набран из отдельных прямоугольных пластин и расположен горизонтально. На каждом стержне магнитопровода имеется катушка 12. Катушки 12 -- бескаркасные многослойные. Первичная и вторичная -обмотки состоят ч из двух секций, расположенных в разных катушках. Первой намотана секция первичной обмотки, а затем секция вторичной обмотки. Магнитопровод 11 с катушками 12 подвешивается на стягивающих его шпильках 7 к крышке 3. На крышке смонтированы выводы. Выводы катушки закрыты коробкой 5, обеспечивающей пылебрызгозащиту выводных зажимов. Трансформатор помещается в баке 10 с трансформаторным маслом ГОСТ 982--68. К баку приварены кронштейны 9 для подвески под вагоном.

Уход в эксплуатации. За трансформатором 1 ТР.071. Чтобы убедиться в исправности трансформатора, произведите проверку по схеме рис. 75.

Определите ток холостого хода /хх и коэффициент трансформации при питании первичной обмотки переменным напряжением Ј/пит = = 220 В. Ток холостого хода /хх должен быть не более 4 А.

Коэффициент трансформации определите, контролируя напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

Проверьте сопротивление изоляции омметром на 500--1000 В, класс точности 1,0 (например, М1101), между выводами 62ЛА и 71Г и выводами 62ЛА, 71Г и болтом заземления.

Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.

В случае пробоя изоляции (сопротивление изоляции равно нулю) слейте масло, снимите трансформатор с вагона, выньте трансформатор из бака, разъедините межкатушечные соединения и выявите неисправную катушку, измеряя сопротивления изоляции: между секциями обмоток; между выводами обмоток/соединенными между собой, и маг-нитопроводом для каждой катушки в отдельности.

Проверку маслоплотности трансформатора осуществите при слитом масле:

приготовьте мыльный раствор: 50--60 г хозяйственного 60%-ного мыла РТУ 67--64, разрезанного на мелкие куски, на 1 л воды, размешайте кистью до образования пены;

для определения утечки воздуха на сварные швы кистью нанесите мыльный раствор;

подайте в бак-воздух, сжатый до 0,05. 0,07 МПа (0,5. 0,7кгс/см2), через отверстие для выхода воздуха, сняв пробку 8 (см. рис. 73) и выдерживая при этом давление не менее 1 мин.

Конструкция считается маслоплотной, если отсутствуют мыльные пузыри, образование которых проверяется визуально.

Характерные неисправности трансформатора 1 ТР.071 и методы их устранения приведены в табл. 16 и далее в тексте.

Замену катушки на новую проводите в следующем порядке:

слейте масло; снимите трансформатор с вагона;

отверните болтовые соединения по периметру крышки и снимите крышку с закрепленным на ней трансформатором;

Рис. 74- Схема трансформатора 1ТР.071

Рис. 75. Схема для проверки исправности трансформатора 1ТР.071 Спит -- источник переменного напряжения 10 А, 220 В, 50 Гц- Та - испытуемый трансформатор 1ТР.071; АІ -- амперметр электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 5 А (например, Э381); VI, ГО - вольтметры электромагнитной системы, класс точности не ниже 1,5, предел измерения 300 В (например, Э 381).

Контрольная работа: Электрические и электронные аппараты

Выбираем ширину пластины , тогда

6. Высота окна сердечника

ширина окна сердечника

Где k ₂ выбирается из промежутка

7. Сила тока первичной обмотки

8. Сечение провода первичной обмотки

где – плотность тока

аналогично сечение вторичной обмотки

9. Диаметр проводников первичной и вторичной обмоток трансформатора без учёта изоляции

По таблице 3 [1] принимаем стандартные диаметры d₁ , d₂ и сечения проводников, ближайшие большие

10. По таблице 4 [1] найдём марку обмоточного провода и диаметр проводников с изоляцией d _н1 и d _н2

11. Определим количество витков первичной и вторичной обмоток

где , Т_л – максимальное значение индукции, принимаем по таблице 12 [1] в зависимости от марки стали тогда

12. Проверяем размещение обмоток в окне сердечника

Площадь окна сердечника

Обмотка разместится, если

2. Выбрать магнитный пускатель для электродвигателя, сечение проводников марки АПВ, проложенных в одной трубе. Рассчитать диаметр и сечение алюминиевого проводника, приняв за максимально допустимую температуру И_н . Режим работы продолжительный

1. Определяем номинальный ток двигателя

2. По справочнику выбираем пускатель с одним замыкающим контактом вспомогательной цепи с учётом номинального напряжения U _н так чтобы выполнялось условие для продолжительного режима работы где – номинальный рабочий ток пускателя

Выбираем пускатель ПМЛ 110004 с

3. По таблицам ПУЭ выбираем сечение проводника, так чтобы длительно допустимый ток этого проводника был больше тока нагрузки

Выбираем провод марки АПВ трехжильный диаметром 2мм 2 с проложенного в одной трубе.

4. Расчёт диаметра провода, проложенного открыто и горизонтально, при нагреве до И_н при заданной температуре окружающей среды И₀ произведем по формуле

где – удельное сопротивление проводника

– температурный коэффициент сопротивления

– коэффициент теплопередачи

5. Определяем сечение проводника

6. Вывод: рассчитанное сечение проводника по формуле намного меньше, чем сечение выбранного по таблицам ПУЭ, так как провода выпускаются по ГОСТам определенных диаметров.

3. Необходимо выбрать: пакетный выключатель, предохранители и их плавкие вставки, электротепловые реле, проверить плавкие вставки на условие селективности, если ток короткого замыкания 10 кА, выбрать автоматический выключатель FA 1

трансформатор понижающий магнитный проводник

Методика расчёта схемы 1

1. Определим номинальные токи каждого двигателя

2. Выбираем пакетный выключатель с условием

Из таблиц ПУЭ выбираем пакетный выключатель марки ПВ2–250 с

3. Находим ток плавкой вставки предохранителя FU1

4. Найдём ток плавкой вставки предохранителя FU2

5. Произведём выбор предохранителей, соблюдая следующее условие

По этим условия наиболее подходят следующие предохранители

FU 1 – ПН2–400 с

FU 2 – ПН2–100 с

6. Проверим условие селективности, для этого определим отношение тока короткого замыкания к току плавкой вставки меньшего предохранителя

По таблице 2.57 ПУЭ мы видим, что не выполняется условие селективности, поэтому придётся увеличить ток плавкой вставки предохранителя FU2 до 50А.

7. По таблице ПУЭ произведем выбор электротепловых реле, при этом среднее значение тока теплового реле должно быть больше номинального тока двигателя

Для первого двигателя реле тип 310504со следующими характеристиками

Для второго двигателя реле тип 101404со следующими характеристиками А.

Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждение

Аннотация…………………………………………………………………………………………2
Введение…………………………………………………………………………………………. 4
Исходные данные………………………………………………………………………………….5
1. Выбор стали для сердечника и определение токов в обмотках трансформатора…………. 6
2. Выбор конструкции магнитопровода…………………………………………………………..8
3. Предварительное значение индукции…………………………………………………………9
4. Предварительное значение плотности тока в обмотках МТ…………………………………10
5. Предварительное значение площади
поперечного сечения стержня магнитопровода…………………………………………………11
6. Определение числа витков обмоток трансформатора………………………………………..12
8. Площадь окна сердечника трансформатора…………………………………………………..14
9. Выбор сердечника трансформатора……………………………………………………………15
10. Укладка обмоток на стержне и проверка размеров окна выбранного сердечника………..17
11. Масса меди обмоток трансформатора………………………………………………………..22
12. Потери в меди в обмотках МТ………………………………………………………………..23
13. Масса стали сердечника трансформатора……………………………………………………24
14 Потери в стали сердечника трансформатора…………………………………………………25
15 Определение тока холостого хода МТ………………………………………………………..26
16 Проверка результатов расчета МТ по коэффициенту ,  и току Iμ………………………..27
17 Коэффициент полезного действия МТ………………………………………………………..28
18.Активные падения напряжения и сопротивления обмоток МТ……………………………..29
19. Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора………….30
20 Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания. Изменение напряжения при нагрузке…………………………………………………………………………………………….31
21. Проверка трансформатора на нагревание……………………………………………………35
22 Сводные данные расчета МТ…………………………………………………………………..36
Библиографический список ………………………………………………………………………37
Приложение

Вложенные файлы: 1 файл

курсач Танин.docx

Полученные числа витков должны быть целыми, округление выполняют в меньшую сторону. В результате находим n₁, n₂, n₃.

Число слоев в i-ой обмотке трансформатора находят как

где m_i – целое число, округленное в большую сторону; w_i – число витков; i-ой обмотки.

Для трехобмоточного трансформатора

В случае однофазного двухкатушечного МТ стержневого типа, число витков на стержне будет w_i / 2

Радиальный размер (толщину), мм, каждой обмотки находят по формуле

где к_y2_i – коэффициент, учитывающий неплотность прилегания витков в радиальном направлении; значение к_y2_i определяют по графику рис. 2 в зависимости от диаметра провода; к_мс – коэффициент неплотности межслоевой изоляции, выбирают по графику рис. 3 в зависимости от диаметра провода обмотки и толщины изоляции; g_мс толщину межслоевой изоляции, мм, выбирают по табл. 6 с учетом следующих условий: если диаметр провода с изоляцией d_i_п ³ 0,5 мм, то межслоевую изоляцию прокладывают через каждый слой; при диаметре провода менее 0,5 мм межслоевую изоляцию следует использовать, если напряжение между слоями U_c_i ³ 50 В, где U_c_i = 2n_iE_в.

d₁ = 0,69*1,055*4 + 1,058* (4– 1) *0,09=3,2,

После определения толщины d_i каждой обмотки рассчитываем минимально допустимую ширину окна магнитопровода, мм. Для однокатушечного МТ с взаимным расположением обмоток 2 –1 – 3 ширина окна

где e_З – зазор между катушкой и ярмом (3 ÷ 5) мм;

e₁ – толщина гильзы (каркаса) (1,5 ÷ 3) мм;

δ₁, δ₂, δ₃ – радиальные размеры обмоток, мм;

к_мо – коэффициент неплотности межобмоточной изоляции, определяют по графику рис. 9 в зависимости от диаметра провода d_п обмотки, расположенной снаружи по отношению к данной изоляции;

δ ₂₃, δ ₁₂, δ₁₃ – толщина изоляции между обмотками, ее выбирают по табл. 8, в зависимости от большего испытательного напряжения двух соседних обмоток (значение испытательного напряжения U_исп. находится в определенной зависимости (рис. 10) от амплитудного значения рабочего напряжения обмотки);

d_нар – толщина наружной изоляции (значение ее выбирают в зависимости от рабочего напряжения последней (наружной) обмотки); при рабочем напряжении U_раб < 500 В наружную изоляцию выполняют из двух слоев бумаги ЭИП–63B или K–12 и одного слоя батистовой ленты толщиной 0,16 мм; при U_раб > 500 В наружную изоляцию увеличивают на один слой бумаги на каждые 250 В;

к_но – коэффициент неплотности намотки наружной изоляции (1,7÷2,0);

к_в – коэффициент выпучивания в радиальном направлении, выбирают из рис. 11 в зависимости от диаметра провода наружной обмотки и конструкции гильзы (каркаса). При использовании штампованных каркасов к_в = 1,0.

с_мин = 3+ (1,5 +2,6+ 1,22*0,15 + 3,2 + 1,16*0,36 + 0,82 + 1,7*0,34)*1,055=12,75

Рис. 3. Зависимость коэффициента неплотности межслоевой изоляции к_мс

от толщины изоляции g_мс и диаметра провода d_iu

Рис. 4 Зависимость коэффициента к_мо от диаметра провода d_iu

Простейший расчет силового трансформатора

Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 - 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ - 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 - 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ.

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

S сеч = a * б (см2)

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Р (Вм) = S сеч2

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и "перерабатывать" мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется "число витков на вольт", и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти "число витков на вольт", разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

W/B = 50 / 70/Sсеч

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится "число витков на вольт" примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

W1 = W/B * U1

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

W2 = 1,2 * W/B * U2

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле: