Магнитные цепи Электрические машины

Теория цепей. Магнитные цепи Основы теории электромагнитного поля

Методика расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры магнитопровода, диаметры проводов и числа витков обмоток при известных трансформируемых напряжениях и мощностях.

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно получить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформатора. При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки.

7.5.1. Типовой расчет сетевого трансформатора

Исходные данные для расчёта: U1; U2 − напряжения первичной и вторичной обмоток; Р2 − мощность вторичной обмотки, т.е. мощность нагрузки.

Таблица 7.1

Мощность трансформатора

S1, B·A

Амплитуда магнитной индукции в сердечнике

Вm, Тл

КПД

η, %

Плотность тока в обмотках

δ, А/мм2

1

2

3

4

≤10

1,1

82

4,8

20

1,25

85

3,9

40

1,35

87

3,2

70

1,45

89

2,8

100

1,35

91

2,5

200

1,25

93

2,0

400

1,15

95

1,6

700

1,10

96

1,3

1000

1,05

96

1,2

7.5.2. Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты напряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф − это произведение площади окна сердечника Qo, на площадь сечения сердечника (стержня) - Qc, т. e. Qo·Qc. Исходными данными являются первичное и вторичное напряжения (U1; U2) и мощность вторичной обмотки (Р2).

1. Определение расчетного геометрического фактора:

Гфрасч. = (Qо·Qc)расч. = Р2 · 102/(2 η f·σ·δ·Bm) см4,

где Р2 = РН – мощность, потребляемая нагрузкой трансформатора; η – КПД трансформатора из табл.7.1; f - частота, Гц; σ = 0,3 - коэффициент заполнения окна медью; δ - плотность тока в обмотке (δ = 1...5 А/мм2. При f = 50 Гц δ берут из табл.7.1. Чем выше частота тока, тем меньше плотность тока. Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 А/мм2 и менее); Вm - максимальное значение индукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл.7.1).

2. По величине Гфрасч. из табл.П.1 (Приложение 1) путём перемножения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора, таким образом, чтобы:

Гфреальное ≥ Гфрасчет.

Из марки выбранного сердечника выписываются величины «y1» и «у», которые проверяют на соотношение:

у1/ у = 1...2

3. Расчет числа витков обмоток:

w1 = U1104/(4,44 f QсBm)

w2 = U2104/(4,44 f QсBm)

4. Выбор проводов обмоток.

4.1. Расчёт тока обмоток:

I1 = P1/U1; I2 = P2/U2

4.2. Расчёт сечения проводов обмоток:

Sпр.1 = I1/δ;  Sпр.2 = I2/δ,

где δ − плотность тока, выбранная в пункте 1.

4.3. Расчёт диаметра проводов обмоток:

.

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (табл.П.2, Приложение 2), ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные.

5. Проверка заполняемости окна сердечника медью.

(w1 S'пр1 + w2 S'пр2 + ...)/0,3 ≤ Qореальное,

где  w1; w2 - числа витков и S'np1 ≥ Sпр.1, S'np2 ≥ Sпр.2 - площади сечения проводов первичной и вторичной обмоток. Выбирают по стандартному ряду (табл.П.2, Приложение 2) в соответствии с выбранными диаметрами.

Если это условие выполняется, то данный сердечник можно использовать для трансформатора.

8. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Броневой сердечник составляют из двух стержневых, размеры которых представлены в Приложении 1, Таблица П.1.

Несинусоидальные воздействия в электрических цепях Причины возникновения несинусоидальных токов. Способы представления периодических несинусоидальных величин. Действующие и средние значения несинусоидальных величин. Анализ линейных электрических цепей несинусоидального тока. Применение метода суперпозиций. Мощность электрических цепей несинусоидального тока.
Расчет однотактного каскада усилителя мощности