Проверка автотрансформатора на нагревание

Проверка автотрансформатора на нагревание производится так же, как и маломощного трансформатора по пункту 1.2.20.

Пример расчета маломощного однофазного автотрансформатора
с секционированной обмоткой

Задание

Число фаз m = 1.

Номинальная мощность вторичной цепи P₂ = 150 ВА.

Номинальные напряжения: U₁ = 127 В, U_а = 140 В и U_с = 115 В.

Частота сети ƒ = 50 Гц.

Коэффициент мощности нагрузки cosφ₂ = 1,0.

Особые условия: автотрансформатор минимального веса для продолжительной нагрузки, исполнение – открытое, охлаждение – воздушное.

Выбор типа и основных соотношений
автотрансформатора

В соответствии с условиями задания наиболее подходящим по конструкции является броневой тип автотрансформатора с сердечником из штампованных Ш – образных пластин. Отношение веса стали к весу меди примем . В качестве материала сердечника можно принять электротехническую сталь марки Э41 с толщиной листа δ_с = 0,5 мм.

1. Расчетная мощность автотрансформатора:

а) при коэффициенте трансформации

ВА;

б) при коэффициенте трансформации

ВА.

Табл. 9

Расчет мощности P_2t автотрансформатора

k	P2	P2t
		13,6

2. Определение токов автотрансформатора:

а) при

А

;

,

где принято:

от I_1а;

А;

;

при этом по кривой на рис. 1.7 η_2t = 0,7(70%)при P_2t = 14 ВА;

б) при

А

I_1p = 0,05 А;

.

Табл. 10

Расчет токов автотрансформатора

I	P2	cosφ2	sinφ2	I2	I2а	I1	I1а	I1р	cosφ1	η	Приме-чание
				1,07	1,07	1,23	1,23	0,05		0,96
				1,3	1,3	1,23	1,23	0,05		0,96

3. Токи отдельных частей обмотки автотрансформатора
(рис. 2.3):

Рис. 2.3. Схема проектируемого автотрансформатора

а) при

I_ab = I₂ = 1,07 А;

А;

б) при

I_ab = 0; I_bc = I₁ = 1,23 А;

А;

Табл. 11

Расчет токов автотрансформатора

k	Iab	Ibc	Icd
	1,07	0,167	0,167
		1,23	0,086

4. Предварительное значение индукции в стержне:

B_c = 13 000 Гс.

5. Предварительное значение плотности тока в обмотке автотрансформатора

j = 4,0 А/мм².

6. Поперечное сечение стержня сердечника автотрансформатора:

см²;

полное сечение стержня

см²

7. Число витков обмотки автотрансформатора:

;

В/виток;

;

.

8. Сечения и диаметры проводов обмотки. Предварительные значения поперечных сечений отдельных участков обмотки
(см. рис. 2.3):

мм².

Окончательные значения поперечных сечений и диаметров проводов из приложения 1:

q_ab = 0,273 мм²; мм;

q_bс = 0,301 мм²; мм;

q_bс = 0,0440 мм²; мм.

Марка провода – ПЭЛ.

Окончательные плотности тока в проводах:

а) при

б) при

А/мм²;

А/мм²;

А/мм².

Табл. 10

Расчет токов отдельных частей обмотки автотрансформатора

k

9. Высота окна сердечника автотрансформатора:

см.

Ближайшая высота и ширина окна Ш-образных пластин «безотходной» штамповки с уширенным ярмом согласно приложения 3:

H = 3,35 см; а_с = 1,9 см; h_я = 1,2 см; b = 1,2 см;

см;

см².

Проверка ширины окна сердечника:

- число витков в слое части обмотки ab

;

- число слоев этой части обмотки

;

- толщина части обмотки ab:

мм;

- число витков в слое части обмотки bc

;

- число слоев этой части обмотки

;

- толщина части обмотки bc:

мм;

- число витков в слое части обмотки cd

;

- число слоев этой части обмотки

;

- толщина части обмотки cd:

мм;

- ширина окна сердечника

мм,

где принято:

мм; мм – электрокартон;

; мм; .

Отношение

.

10. Вес меди обмоток автотрансформатора. Обмотка из тонкой проволоки наматывается на стержень первой

кг;

см;

кг;

;

кг;

см.

Полный вес меди обмотки:

кг.

11. Потери в меди обмотки автотрансформатора при 75˚С:

а) при

Вт;

Вт;

Вт:

суммарные потери в меди обмотки

Вт;

б) при

так как ;

Вт;

Вт;

суммарные потери в меди обмотки

Вт.

12. Вес стали сердечника автотрансформатора и потери в нем:

вес стержня сердечника

кг;

вес ярем сердечника

кг;

см;

полный вес стали сердечника

кг.

потери в стали сердечника

Вт;

Вт;

Гс;

полные потери в стали сердечника:

Вт.

13. Ток холостого хода автотрансформатора:

А,

где

по кривой на рис. 1.11 для стали марки Э41;

см;

.

14. Коэффициент полезного действия автотрансформатора:

а) при

;

б) при

.

15. Изменение напряжения при нагрузке:

а) при

;

;

б) при

;

.

16. Проверка автотрансформатора на нагревание:

,

где

см²;

см².