Электрические машины и аппараты

36).  Находим среднюю  длину витка обмоток. 

Средняя длина витка может быть определена на основании выражений:

где и -наружные размеры каркаса:

В нашем  случае, при намотке обмоток в  последовательности 1, 2, 3, значения определяются по формулам:

Подставив числовые значения, получаем:

               

               

37).  Масса меди каждой обмотки находится из выражения

Подставив числовые значения в формулу, получаем:

Просуммировав массы отдельных обмоток, получим  общую массу провода катушки:  .

Проверяем значение по формуле:

38).  Находим потери  в каждой обмотке  по формуле

Расчет  в данной работе производится на максимальную температуру, которая должна лежать в пределах , следовательно, коэффициент принимаем по температуре 105 С из таблицы в методических указаниях .

Потери  в катушках равны сумме потерь в отдельных обмотках:

Проверяем значение :

Рекомендуемые пределы отношения потерь в меди к потерям в стали при нормальной нагрузке при 400 Гц, должно лежать в  пределах от 0,35 до 1,5. Данная рекомендация выполняется. 

39). Тепловой расчет трансформатора производится по методу электротепловых аналогий. Здесь используется формальная аналогия между процессами переноса тепла и электричества. При данной методике составляется электрическая схема, моделирующая процессы теплопередачи в трансформаторе.

Для определения максимального превышения температуры катушки и максимального  значения среднеобъемной температуры  обмотки можно использовать данную тепловую схему: 

 
 

 
 

                      
 

 
 
 
 

На  этом рисунке приняты обозначения:

-тепловой  поток, мощность которого равна  электрическим потерям в обмотке;

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

-тепловые  потери в ветвях схемы замещения; 
 

-тепловое  сопротивление катушки собственному  потоку потерь;

-тепловое  сопротивление катушки для потока, идущего от максимально нагретой  области до каркаса, величина  которого зависит от проходящего  через него потока;

-тепловое  сопротивление каркаса;

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

40). Определяем  .

Воспользовавшись  таблицами в методических указаниях, для выбранного магнитопровода определяем тепловые сопротивления элементов схемы замещения:

 

41).  Определяем величину  теплового потока  между катушкой  и сердечником

Подставив в формулу числовые значения, получаем   

42).  Определяем тепловое  сопротивление катушки  от максимально  нагретой области  до каркаса по формуле: 
 

Получаем:

 

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

Так как полученное значение , т.е. тепловой поток, направлен от сердечника к катушке и максимально нагретая область находится на каркасе, то в этом случае необходимо определить тепловой поток катушка-сердечник по формуле:

Полученное  значение оказалось больше  нуля, то максимальное превышение температуры катушки определяются по формуле: 

 

Среднее превышение температуры катушки находим, как:

 

44).  Оценка результатов  расчета перегрева.

Приближенное  значение максимальной температуры  перегрева  определяют по упрощенной формуле: 

,

где -перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, для пропитанной лаком катушки примем равным ;

-открытая  поверхность сердечника трансформатора, , причем  ;

-открытая  поверхность обмоток трансформатора, ;  ;

-удельный  коэффициент теплоотдачи.

Воспользовавшись  формулами из методических указаний, находим:

Таким образом,      и  

Подставив в исходную формулу все полученные значения, получим:

Максимальные  температуры, полученная в пункте 43 и полученная по формуле приближенного  расчета, отличаются на , что говорит об отсутствии грубых расчетов в этих пунктах. 

45).  Максимальная температура  обмотки равна:

,

где -температура окружающей среды.

 
 

Полученная  величина с пренебрежимо малым недостатком укладывается в указанные пределы . С некоторым пренебрежением можно утверждать, что расчеты проведены, верно. 

46). Проверка результатов расчета и их корректировка.

При корректировке проведенных расчетов, можно утверждать, что в расчетах был получен нормальный нагрев и и коэффициент . 

 

47).  Активные сопротивления  обмоток:

А).при температуре 105

,

где -удельное сопротивление медного провода.

Б). сопротивления вторичных обмоток, приведенные к первичной,

где -активные сопротивления обмоток при температуре 105  
 

48).  Индуктивные сопротивления  рассеяния обмоток 

,        

где -высота катушки, м; -площадь канала рассеяния i-й катушки, м .

При размещении обмоток в порядке  1, 2, 3:

Таким образом,               

 

49).  Падения напряжения  на обмотках при  номинальной нагрузке

                  

                          

 

50).  Полные падения  напряжения на  вторичных обмотках  при номинальной  нагрузке

Подставив числовые значения, получаем,   

51).  Напряжения на  вторичных обмотках

Так как  и , то мы можем полностью утверждать, что расчеты произведены верно.  

52). Находим η трансформатора  по формуле:

 

 
 

53). Выбор проводов для выводов обмотки. 

    Так как диаметр проводов меньше 0,2 – 0,35 мм, то выводы и отводы делают гибким монтажным проводом сечением 0,05 – 0,2 мм.

     При рабочем напряжении до 127 В  – наиболее часто выводы обмоток  выполняют проводами марки МГШДО. 

54). Задание на намотку  и сводные данные  трансформатора. 

По результатам  расчета трансформатора следует  составить таблицу обмоточных данных и задание на намотку трансформатора.

Обмоточные данные. 
 

Номер обмотки	Провод	число			Длина намотки, м	Масса меди, г	Отводы	Примечание
		витков	витков в слое	слоев
1	ПЭВ-1	794	778	7	0,598	0,788	МГШДО
2	ПЭВ-1	937	918	9	0,654	0,116	МГШДО
3	ПЭВ-1	31	31	0,3	0,642	0,047	МГШДО