Компоновка вентельного преоброзователя и элементов системы управления

    a_n=K_n·D₀ ,

    где К_n – коэффициент ширины пакета n^ой ступени.

    a₁ = 0,424·D₀ = 0,424·7 = 2,97 см;

    a₂ = 0,707·D₀ = 0,707·7 = 4,95 см;

    a₃ = 0,905·D₀ = 0,905·7 = 6,34 см;

    

Рис. 2 - Заполнение площади круга трехступенчатой фигурой

    Толщина пакетов определяется по формулам:

    b₁ = 0,5(a₃ – a₂) = 0,5·(6,34 – 4,95) = 0,69 см;

    b₂ = 0,5(a₂ – a₁) = 0,5·(4,95 – 2,97) = 0,99 см;

    b₃ = 0,5a₁ = 0,5·2,97 = 1,48 см.

    Площадь сечения стержня:

    

      Активное сечение стержня:

    

    где Кс – коэффициент заполнения сталью. Для стали, холоднокатаной 3411 толщиной 0,35 мм он равен 0,95-0,96.

    Действительное  значение индукции в стержне:

    

    Активная  площадь сечения ярма:

    

    где Кя – коэффициент усиления ярма равный 1,1-1,2. 

    Геометрические  размеры прямоугольного ярма:

    а) ширина:

    

    б) высота:

    

    Индукция  в ярме:

    

,

    где

    

    Окончательные размеры сердечника:

    а) длина стержня:

    

.

    б) расстояние между осями соседних стержней:

    

.

    Масса стали стержней:

    

.

    Масса стали ярма:

    

    Полная  масса сердечника:

    

.

    Проверка  принятого ранее соотношения:

    

.

    Отношение массы стали к массе меди практически сошлось с принятым ранее (с отклонением в 6,06%). Значит, расчет трансформатора выполнен правильно.

    Приближенно полные потери в стали сердечника определяются формулой:

    P₀=Pc∙Gсc+Pя∙Gся

    При расчете в стали холодной прокатки следует учитывать коэффициент  К_ПУ. увеличения удельных потерь за счет отклонения магнитного потока от направления прокатки. Значения коэффициента К_ПУ берем из таблицы значения при прямых углах стыка.

    

Рис. 3 - Сердечник трансформатора с прямыми углами

    Масса стали углов G’_я, вычисляется через геометрические размеры ярм и стержней. При этом потери в одной половине массы следует считать по индукции стержня, в другой по индукции ярма.  В остальных частях ярм потери вычисляются в обычном порядке по индукции ярма.

    Масса ярм приходящаяся на углы G’_я и потери в них P_о(у):

.

    где Р_С = 1,14 Вт/кг при B_С = 1,21 Тл, Р_Я = 0,81 Вт/кг при B_Я = 1,01 Тл – удельные потери в сердечнике и ярме холоднокатаной стали марки 3411 с толщиной листов 0,35 мм на частоте f = 50 Гц при соответствующих индукциях.

    Полные  потери в стали сердечника:

    

    Ток холостого хода трансформатора:

    а) активная составляющая:

    

    б) реактивная составляющая при этом

    

 ,

    где

    

    с учетом увеличения намагничивающей  мощности:  К_ТУ. = 3,5:

 

    

,

.

    Абсолютное  значение тока холостого хода и его  относительная величина:

    

,

    

. 

    6.4 Определение к.п.д. трансформатора 

    Коэффициент полезного действия трансформатора в номинальном режиме:

    

    где

    S_Т =8,74 кВА– типовая мощность преобразователя,

    P_М=Р_М1+Р_М2=139,46+106,4=245,86 Вт – полные потери мощности в обмотках трансформатора. 

    6.5 Тепловой расчет трансформатора в установившемся режиме 

       В тепловом отношении трансформатор должен быть рассчитан так, чтобы повышения температуры его обмоток, магнитной системы над окружающим воздухом при нормальной нагрузке не превосходили значений, допускаемых ГОСТом. Нормы этого ГОСТа установлены с таким расчетом, чтобы предельная средняя температура обмоток в наиболее жаркое время года не превосходила 105 - 110⁰С при среднегодовой температуре около 75⁰С. При соблюдении этих условий изоляция трансформатора на подвергается ускоренному старению и может надежно работать в течении 25 лет и более. 

    Температура перегрева обмоток трансформатора:

    

    где a = 0,002; DΘ_С = 15°C – перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным; DΘ = 25°C – температура окружающей трансформатор среды, S_ОБ и S_СЕРД – открытая поверхность обмоток и сердечника трансформатора, которые соответственно равны:

    

,

    где

– наружный диаметр катушки, K = 0,85 – коэффициент, учитывающий открытую поверхность катушек.

    

Таким образом, температура перегрева обмоток  трансформатора: