с медными обмотками на броневом
Рассчитать двухобмоточный трансформатор с медными обмотками на броневом магнитопроводе, работающий в условиях естественного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию оптимальной массы и стоймости на единицу входной мощности при номинальных данных:
Первичное напряжение U1=110 B;
Вторичное напряжение U2=24 B;
Вторичный ток I2=2 A;
Частота питающей сети f1=60 Гц;
Коэффициент мощности - cosj=0,95;
КПД не менее h=0,95.
2. Выбор материала магнитопровода
Расчет выполняется для трансформатора с броневым сердечником, медными обмотками и работающим с естественным воздушным охлаждением. Поэтому принимаем значение коэффициента теплоотдачи ?=10 Вт/м2×град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное т = 50 °С и общая температура нагрева t = t0+?=20+50=70°С.
Низковольтность обмоток (до 1 кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105°С) позволяет использовать дешевый обмоточный провод и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой.
Т. к. частота питающей сети f1=60 Гц, то материалом для магнитопровода целесообразно выбрать ленточную электротехническую сталь марки 3411 (Э41ч42) с толщиной ленты 0,35 мм.
Пользуясь данными таблиц П7-П14 Приложений методического пособия [1], выбираем для расчета трансформатора параметры материала магнитопровода, медных обмоток и показатели геометрии для оптимальной стоимости. Выбранные параметры записаны в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 – Параметры магнитопровода
|
Параметр Марка |
?С |
КЗС |
gc |
?co |
kp |
f10 |
В0 |
f1 |
? |
?1 |
Bs |
?a |
|
мм |
- |
г/см3 |
Вт/кг |
- |
кГц |
Тл |
кГц |
- |
- |
Тл |
Гн/м |
|
|
3411 (Э41ч42) |
0,35 |
0,95 |
7,65 |
0,8 |
1,5 |
0,4 |
0,5 |
0,05 |
1,8 |
2 |
1,6 |
5×10-4 |
|
Материал обмоток |
Компромиссная геометрия |
|||||||||||||
|
КЗК |
gk |
?k |
? |
? |
||||||||||
|
- |
г/см3 |
Ом×м |
град |
__Вт__ м2×град |
x |
y |
z |
KS |
nc |
nh |
NC |
NK |
? |
Б |
|
0,35 |
8,8 |
2,1×10-8 |
50 |
10 |
1 |
2,5 |
2,5 |
1 |
0,4 |
1 |
5 |
2,3 |
1,9 |
3 |
Эскиз рассчитываемого броневого трансформатора показан на рисунке 1.1.
3. Расчет параметров
3.1. Расчет габаритной мощности
3.2. Рабочая индукция
Рисунок 1.1 – Эскиз броневого трансформатора
Учтем, что ?=1 (среднерасчетное):
Учтем, что коэффициент формы для синусоиды kf=1,11.
Учтем, что
3.3. Сечение магнитопровода
3.4. Усредненная плотность обмоток
3.5. Проверка правильности расчетов
Проверка показала правильность расчета.
3.6. Линейные размеры трансформатора
Линейные размеры трансформатора рассчитываются по следующим формулам:
3.7. Числа витков обмоток
Первичной:
Вторичной:
3.8. Сечения проводников обмоток
Первичной:
3.9. Весовые показатели трансформатора
Вес магнитопровода:
Вес обмоток:
Общий вес трансформатора:
Удельный вес на единицу мощности:
4. Выводы
В процессе выполнения работы был рассчитан двухобмоточный трансформатор с заданными параметрами. Полученные соотношения удовлетворяют критерию оптимальной массы и стоймости на единицу входной мощности.
