Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов.
Курсовая работа
По дисциплине:
“Электрические машины и электропривод”
на тему:
“Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением”
Выполнил: ст. группы ТСТ-212
Верстунин А.С.
Проверил: доцент
Козырев А.И.
Москва 2013 г.
Содержание:
1. Введение……………………………………………………………………………………………….3
2. Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов…….4
3. Исходные данные…………………………………………………………………………………4
4. Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением:
1) Определение токов в обмотках трансформатора……………………………………5
2) Выбор электромагнитных нагрузок – магнитной индукции и плотности тока………………………………………………………………………………………………………………6
3) Определение основных размеров сердечника………………………………………...6
4) Определение числа витков обмоток………………………………………………………..8
5) Определение сечения и диаметра проводов обмоток……………………………..9
6) Определение площади окна, необходимой для размещения обмоток трансформатора …………………………………………………………………………………………10
7) Укладка обмоток на стержнях и проверка размещения их в окне выбранного сердечника……………………………………………………………………………...11
8) Определение средней длины витка обмоток…………………………………………15
9) Масса меди обмоток………………………………………………………………………………..16
10) Масса стали сердечника………………………………………………………………………..16
11) Потери в меди обмоток…………………………………………………………………………17
12) Потери в стали сердечника…………………………………………………………………..18
13) Определение тока холостого хода………………………………………………………..18
14) Сопротивление обмоток, падение напряжения в них и напряжение короткого замыкания………………………………………………………………………………....20
15) Изменение напряжения при нагрузке………………………………………………….23
16) Коэффициент полезного действия……………………………………………………….23
17) Проверка трансформатора на нагрев…………………………………………………...24
5. Сводные данные расчета…………………………………………………………………..26
6. Список использованной литературы…………………………………….…………27
7. Общий вид трансформатора: Листы 1,2,3,4.
Введение.
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:
1) Пластинчатые;
2) Ленточные.
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=U1·I1 – полная мощность, потребляемая первичной обмоткой
трансформатора (В×А);
¦- частота переменного тока (Гц);
Вс– индукция (амплитудное значение) в стержне (Тл);
j– плотность тока в обмотках (А/мм2);
Qc– геометрическое сечение стержня (см2);
Qок– площадь окна сердечника (см2);
Кс– коэффициент заполнения сердечника сталью;
Кок – 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)
Исходные данные.
¦=50 Гц – частота переменного тока;
U1=127 B – напряжение первичной обмотки;
S2=60 B×A – полная мощноcть I вторичной обмотки;
U2=24 B – напряжение I вторичной обмотки;
cosj2=0,9 – коэффициент мощности I вторичной обмотки;
S3=80 B×A – полная мощность II вторичной обмотки;
U3=12 B – напряжение II вторичной обмотки;
cosj3=0,95 – коэффициент мощности II вторичной обмотки;
Особые условия расчета: пластинчатый броневой сердечник.