1.1. Расчет однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 50 Гц

Исходные данные для расчета однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 50 Гц

Для приведенной на рис. 1.1 схемы трансформатора выбрать магнитопровод, рассчитать параметры обмоток и определить массу трансформатора.

Рис. 1.1. Схема подключения однофазного сетевого трансформатора.

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета

однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 50 Гц

Методические указания и пример расчета однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 50 Гц

Схема подключения трансформатора приведена на рис.

Исходные данные для расчета:

напряжение на вторичных обмотках – U2.1 = 15 B, U2.2 = 400 B;

токивнагрузках – I2.1 =10 A, I2.2 = 0,2 A;

максимальная магнитная индукция в магнитопроводе – Вm = 1,35 Тл;

средняя плотность тока в обмотках – gср = 1,9 А/мм2;

частота сети – fc = 50 Гц.

1. Выбор магнитопровода

Мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку:

,

.

Размеры магнитопровода, необходимые для получения от трансформатора заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения

, (1.1)

где Sс – геометрическая площадь сечения сердечника (рис. 1.2);

Sок – геометрическая площадь сечения окна (рис. 1.2);

Кзм – коэффициент заполнения по меди, равный отношению площади сечения меди Sм обмоток к геометрической площади окна магнитопроводаSок, для броневых пластинчатых магнитопроводов,

Кзм = 0,2 ¸ 0,4;

Кзс – коэффициент заполнения по стали, равный отношению площади сечения стали Sст к геометрической площади сечения сердечника Sс, Кзс = 0,85 ¸ 0,95.

Рис. 1.2. Броневой пластинчатый магнитопровод: Sок = hc, Sок = ab.

Выбираем Кзм = 0,3, Кзс = 0,9.

Подставляем в (2.1) численные значения параметров:

.

Из табл. 2.8 выбираем магнитопровод с ближайшим большим значением SсSок = 328 см4; масса магнитопроводаGст = 2,53 кг; Sс = 12,8 см2; средняя длина магнитной силовой линии lc = 27,4 см.

2. Расчет обмоток трансформатора

Действующее значение ЭДС первичной обмотки трансформатора:

, (1.2)

где DU1 – относительное падение напряжения на первичной обмотке.

Значения DU1 выбираем из табл. 2.2.

Таблица 1.2

Относительные падения напряжений

на обмотках трансформаторов

Для рассчитанной мощности выбираем DU1 =3,75 %:

.

Действующая ЭДС одного витка:

, (1.3)

где Кф – коэффициент формы напряжения первичной обмотки, для синусоидального напряжения Кф = 1,11.

.

Число витков первичной обмотки (округляется до целого числа):

, (1.4)

Действующая ЭДС вторичных обмоток Е2.1 и Е2.2 под нагрузкой

, (1.5)

где DU2 = 7% (см. табл. 2.2):

;

.

Число витков вторичных обмоток:

;

.

Активная составляющая тока первичной обмотки, равная сумме токов нагрузки, пересчитанных на первичную обмотку:

, (1.6)

Активная составляющая тока первичной обмотки, обусловленная потерями в магнитопроводе:

, (1.7)

где Рст – удельные потери в сердечниках из трансформаторных сталей на частоте 50 Гц. Значение Рст = 3,7 Вт/кг выбираем из табл. 1.3:

Таблица 1.3

Удельные потери в броневых сердечниках

из трансформаторных сталей на частоте 50 Гц

.

Реактивная составляющая тока первичной обмотки, равная току намагничивания трансформатора:

, (1.8)

где qст – удельная намагничивающая мощность. Из табл. 2.4 выбираем qст = 50 В?А/кг:

Таблица 1.4

Удельная намагничивающая мощность для броневых сердечников из трансформаторных сталей на частоте 50 Гц

.

Полный ток первичной обмотки

, (1.9)

.

Ток холостого хода трансформатора

, (1.10)

.

Сечение проводов обмоток трансформатора

; (1.11)

,

,

.

Диаметр проводов обмоток трансформатора:

; (1.12)

,

,

.

Рассчитанные значения диаметров проводов округляются до ближайшего большего стандартного значения (обычно до сотых долей миллиметра). Тогда; ; .