Расчёт маломощного трансформатора

 

 

 

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

 

 

 

 

 

Предел .

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;

x тепловое 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

обьём 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;

 

 

 

 

открытая поверхность;

 

 

 

 

тепловые сопротивления торцевой и боковой поверхности сердечника;

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепловое сопротивление каркаса:

толщина каркаса;

теплопроводность каркаса ;

поверхность 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)

 

 

X

 

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:

 

 

 

 

 

Используемая литература

 

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

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

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

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

Размещено на Allbest.ru