Краев С.Л., Антонова А.М., Язев В.А

Расчет маломощных трансформаторов / Перм. гос. тех. ун-т. – Березники, 2008 – 117 с.

© Пермский государственный

технический университет, 2010

Оглавление

Список условных обозначений. 5

1. Маломощные силовые трансформаторы.. 7

1.1. Общие сведения. 7

1.1.1. Типы маломощных трансформаторов. 10

1.1.2. Форма поперечного сечения стержня и катушек. 11

1.1.3. Выбор материала для сердечника. 12

1.2. Расчет маломощных однофазных и трехфазных трансформаторов. 12

1.2.1. Определение токов трансформатора. 13

1.2.2. Выбор индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора. 15

1.2.3. Выбор плотности тока в проводах обмоток трансформатора. 16

1.2.4. Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника трансформатора 17

1.2.5. Определение числа витков обмоток трансформатора. 20

1.2.6. Определение сечения и диаметра проводов обмоток. 22

1.2.7. Выбор изоляции проводов обмоток. 22

1.2.8. Определение высоты и ширины окна сердечника трансформатора 23

1.2.9. Укладка обмоток на стержнях и уточнение размеров окна сердечника трансформатора. 24

1.2.10. Вес меди обмоток трансформатора. 27

1.2.11. Потери в меди обмоток трансформатора. 29

1.2.12. Вес стали сердечника трансформатора. 30

1.2.13. Потери в стали сердечника трансформатора. 31

1.2.14. Определение тока холостого хода трансформатора. 31

1.2.15. Коэффициент полезного действия трансформатора. 33

1.2.16. Активное падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора 34

1.2.17. Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора 35

1.2.18. Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора. 39

1.2.19. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке. 40

1.2.20. Проверка трансформатора на нагревание. 41

1.2.21. Сводные данные расчета трансформатора. 42

2. Маломощные силовые автотрансформаторы.. 55

2.1. Общие сведения. 55

2.2. Расчет маломощных однофазных автотрансформаторов. 56

2.2.1. Расчетная мощность автотрансформатора. 57

2.2.2. Определение токов автотрансформатора. 58

2.2.3. Определение токов отдельных частей обмотки автотрансформатора 60

2.2.4. Выбор индукции в стержне сердечника автотрансформатора. 61

2.2.5. Выбор плотности тока в проводах обмотки автотрансформатора 61

2.2.6. Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника автотрансформатора. 62

2.2.7. Определение числа витков обмотки автотрансформатора. 62

2.2.8. Определение сечения и диаметра проводов обмотки. 63

2.2.9. Выбор изоляции проводов обмотки. 64

2.2.10. Определение высоты и ширины окна сердечника, укладка обмотки на стержнях его и уточнение размеров окна сердечника автотрансформатора. 64

2.2.11. Вес меди обмотки автотрансформатора. 64

2.2.12. Потери в меди обмотки автотрансформатора. 65

2.2.13. Вес стали и потери в сердечнике автотрансформатора. 66

2.2.14. Определение тока холостого хода автотрансформатора. 66

2.2.15. Коэффициент полезного действия автотрансформатора. 66

2.2.16. Изменение напряжения автотрансформатора при нагрузке. 67

2.2.17. Проверка автотрансформатора на нагревание. 68

3. Импульсные автотрансформаторы.. 80

3.1. Общие сведения. 80

3.2. Расчет импульсных трансформаторов. 85

3.2.1. Определение средней мощности и токов трансформатора. 86

3.2.2. Типы импульсных трансформаторов. 87

3.2.3. Выбор приращения индукции и толщины листов материала сердечника 89

3.2.4. Определение поперечного сечения стержня и средней длины магнитопровода сердечника трансформатора. 90

3.2.5. Определение числа витков трансформатора. 91

3.2.6. Определение сечения и диаметра проводов обмоток. 91

3.2.7. Укладка обмоток и уточнение размеров окна сердечника трансформатора 92

3.2.8. Средние длины витков обмоток трансформатора. 96

3.2.9. Вес меди и активные сопротивления обмоток. 97

3.2.10. Потери в меди обмоток. 97

3.2.11. Вес стали сердечника трансформатора. 98

3.2.12. Потери в стали сердечника. 98

3.2.13. Коэффициент полезного действия трансформатора. 99

3.2.14. Намагничивающий ток трансформатора. 99

3.2.15. Параметры импульсного трансформатора и проверка искажения трансформируемого импульса. 99

3.2.16. Проверка трансформатора на нагревание. 101

Приложение 1. 110

Приложение 2. 112

Приложение 3. 113

Список литературы.. 114

Список условных обозначений

и – удельные МДС в стержне и ярме трансформатора;

B_c – индукция сердечника, Гс;

B´_c – индукция сердечника предварительная, Гс

b – ширина окна;

cos φ – коэффициент мощности нагрузок;

E – электродвижущая сила (ЭДС):

e – мгновенное значение,

E – действующее значение,

E₁ – первичной обмотки,

E₂ – вторичной обмотки,

e_w´ – напряжение на 1 виток обмотки, В/виток;

e_a1 – относительные активные падения напряжения во вторичных обмотках при номинальных нагрузках

f – частота, Гц;

G_м – вес меди обмотки трансформатора, кг;

H_я – высота окна сердечника

I – сила тока, А:

I₀ – холостого хода,

I₁ – первичной обмотки,

I₂ – вторичной обмотки,

I_μ1 – намагничивающие токи в средней фазе,

I_μ2 – намагничивающие токи в крайних фазах,

I_а – активная составляющая,

I_р – реактивная составляющая;

j – допускаемая плотность тока в проводах обмоток, А/мм²;

q – поперечное сечение провода, мм²:

q´ – предварительное значение;

r₁ – активное сопротивление первичной обмотки;

k – удельные потери в стали сердечника, Вт/кг;

k_о – коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой;

k₂ – коэффициент увеличения толщины катушки за счет неплотностей прилегания слоев

l_w – средняя длина витка, см;

l´_с – средняя длина пути магнитного потока в стержнях трансформатора

l´_я – средняя длина пути магнитного потока в ярмах трансформатора

l_s – длина пути магнитных линий рассеяния

m – число фаз;

m₁ – Число слоев первичной обмотки однофазного однокатушечного или броневого трансформаторов;

n – коэффициент трансформации;

n – число витков:

n₁ – первичной обмотки,

n₂ – вторичной обмотки;

P – мощность, В·А;

P_м – потери в меди обмотки трансформатора при 73ºС, Вт;

P_сс – потери в стали стержней сердечника, Вт

S_c – поперечное сечение стержня сердечника трансформатора, см²;

S_я – поперечное сечение ярма трансформатора стержневого типа, см²;

S´_c – полное поперечное сечение стержня сердечника трансформатора, см²;

S´_я – полное поперечное сечение ярма трансформатора стержневого типа, см²;

a_c, b_c – размеры сторон поперечного сечения стержня, см;

h_я – высота ярма, см;

r_к – активные сопротивления обмоток короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, приведенное к первой обмотке

U – напряжение, В:

U₁ – первичной обмотки,

U₂ – вторичной обмотки,

U₂₀, U₃₀ … – на вторичных обмотках при холостом ходе;

W – число витков:

W₁ – первичная обмотка,

W₂ – вторичная обмотка,

W´ – предварительное число;

α – отношение веса стали сердечника к весу меди обмоток.

β – отношение потерь в меди обмоток трансформатора к потерям в стали сердечника

g – коэффициент, характеризующий отношение данной нагрузки трансформатора к номинальной

∆θ^º – перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, ºС;

g₁ – толщина изоляционной прокладки между слоями;

η – коэффициент полезного действия (КПД), %;

ε₁ – расстояние от обмотки до ярма;

ε₀ – толщина изоляции между катушкой и стержнем;

ε₂ – зазор от стержня до катушки;

e₃ – расстояние от катушки до второго стержня;

d₁₂, d₂₃, …, d_3n – толщина изоляции между обмотками

d₁, d₂, d₃, …, d_n – толщины соответствующих обмоток в миллиметрах

δ – толщина первичной обмотки;

δ_с – толщина лита, мм;

d_э – величина эквивалентного воздушного зазора в сердечнике трансформатора, см;

Φ – магнитный поток:

Φ_р – рассеяния;