Расчет силового трансформатора (Расчет силового трансформатора. Методические указания к семинарским занятиям.)

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаМетодические указанияПлощанская М.И.Константинова В.В.ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ИТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВАРАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВРАСЧЁТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРАИздательство МГТУ им. Н.Э. БауманаМосковский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаПлощанская М. И.Константинова В.В.ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВАРАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВРАСЧЁТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРАМетодические указания к семинарским занятиям по курсу «Основыконструирования и технологии производства радиоэлектронных средств»МоскваИздательство МГТУ им. Н.Э.

Баумана2017РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРАКоэффициент полезного действия трансформатора —отношение суммы электрических мощностей, снимаемых со всех вторичныхобмоток трансформатора, к мощности, поступающей на трансформатор изсети.Правильно сконструированные трансформаторы питания при полнойнагрузке имеют следующие к. п.

д.Мощность, ВтКПД15- 500,5-0,850- 1500,8-0,9150-3000,9-0,93300-10000,93-0,95Последовательность расчета трансформатораИсходные данные:U1 = 220 В;U2 =57 В; І2 = 1А;U3 =45,1 В; І3 =1,9 А.Определим выходную мощность трансформатораР2 = 57•7 + 42,1•1,9 = 142, 69 ВтПринимаем КПД трансформатора на базе статистическихданныхήтр = 0,9Тогда входная мощность трансформатораР1 = Р2 / 0,9 = 142,69/0,9 = 158,5 ВтВходной ток трансформатораІ1 = Р1 / U1= 158,5 / 220 = 0,72 АТиповая мощность трансформатора РТИП (В-А) равна полусумме полныхмощностей первичной и всех вторичных обмоток трансформатора.РТИП = ( 158,5 Вт +142,69 Вт) :2 =151 Вт1.По заданной величине типовой мощности РТИП из табл. 1 находимориентировочные значения магнитной индукции В, плотности тока δ,коэффициента заполнения обмотки медью км, коэффициента заполнениясечения магнитопровода сталью кст и к.

п. д. ήтр.Таблица 1Частота,ГцКонфигурациямагнитопроводаМаркастали и еётолщина,ммР, втk ст15-5050-150150-300300-10001000-25001,31,3-1,351,351,35-1,2-5-3,83,8-1,991,9-1,31,3-1,1-kм0,220,280,280,340,340,360,36-0,38-η0,5-0,80,8-0,90,9-0,930,93-0,95-В, тл1,61,6-1,451,451,201,2-0,950,95-0,8 , а / мм 26-4,54,5-3,53,5-2,52,5-1,51,5-1,2kм0,210,250,28-0,30,3-0,370,37-0,38η0,870,250,280,870,940,940,960,96-0,970,97В, тл50400Броневая(пластинчатая)Броневая(ленточная)Э-45,0,35Э-320,0,15 , а / мм0,940,852В=1,35 тл;δ = 1,7 А\мм2 ;k м =0,34;k ст = 0,94;ήтр = 0,92.

Определяют величину произведения сечения сердечника на сечение окнамагнитопровода по формулеРтип ∗ 102ст ок =11,11(1 + )м ст2151 ∗ 10ст ок == 176,853 см411,11 (1 +50 ∗ 1,35 ∗ 1,7 ∗ 0,34 ∗ 0,940,9)3. По величине SстSок и пользуясь данными приложения ПЗ, выбираютмагнитопровод и выписывают его следующие данные: активное сечениестали (Sст), вес сердечника (GCT), ширину среднего стержня (а), ширину (с)и высоту (h) окна.Из приложения 3 выбираем пластичный магнитопровод. Дляправильности дальнейших расчётов пришлось увеличить величину ст ок .ст ок = 328мм4 Ш32 ∗ 40ст = 2,530 кг = 32 ммс = 32 ммℎ = 80 ммДля В = 1,35 тл по таблице 2: рст = 3,8 вт/кг , ст = 45ва/кг, ст = 11,65Приложение 3.Типовые магнитопроводы.А.

Броневые пластинчатые магнитопроводы.Обозначениемагнитопро-водаРазмеры,ммАктивнаяплощадьсечениясреднегостержня,смШ09  0,9Ш09  1.2ahcCH922,593631,5Средняядлинамагнитнойсиловойлинии,смСечениестали сечениеокна,см 42bSст9120,74lcт7,727,72Активныйобъеммагнитопровода,Весмагнитопровода,гКоличество,штсм 3Sст  SокVст.актGcтn1,622,165,717,5645602331Ш12  10Ш12  12Ш12  16Ш12  20Ш12  25Ш12  32Ш16  10Ш16  12Ш16  16Ш16  20Ш16  25Ш16  32Ш16  40Ш20  12Ш20  16Ш20  20Ш20  25Ш20  32Ш20  40Ш20  50Ш25  16Ш25  20Ш25  25Ш25  32Ш25  40Ш25  50Ш25  64Ш32  20Ш32  25Ш32  32Ш32  40Ш32  50Ш32  64Ш32  80Ш40  25Ш40  32Ш40  40Ш40  50Ш40  65Ш40  80Ш40  10012301248421012162025320,981,311,752,182,733,4910,0310,0310,0310,0310,0310,034,305,206,808,6010,8013,709,8213,1417,5521,8627,3835,00901101401802302802631425265831640166456101216202532401,311,752,332,913,644,665,8213,713,713,713,713,713,713,710,212,116,620,525,632,64117,9524,032,039,649,863,879,61561902603204005106302631425265831042050208070121620253240502,182,913,644,555,827,289,1017,1417,1417,1417,1417,1417,1417,1424324050648010037,45062,478,199,8125156,2300400500620800990124031425265831041302562,52510086,5162025324050643,644,555,687,289,1011,414,521,421,421,421,421,421,421,462,57897,512515619525077,997,4121,8156,0195,02443106207709701230155601930247042526583104130166328032128112202532405064805,827,289,3211,6514,5618,6323,2927,427,427,427,427,427,427,4164205261328410522656159,5199,3255,5319,0399,0510,0640,0127015802020253031704040507052658310413016620840100401601402532405064801009,1011,6514,5618,223,2929,1236,4034,334,334,334,334,334,334,3400512640800102512801600312400500625800998125024703160495049506320792098606583130130166208260Примечание.В таблице приведены данные для сердечников из стали Э42толщиной 0,35 мм.Б.

Броневые ленточные манитопроводы.ОбозначениемагнитопроводаРазмеры,ммАктивнаяплощадьсечениясреднегостержня,ШЛ6  6,5ШЛ6  8ШЛ6  10ШЛ6  12,5ШЛ8  8ШЛ8  10ШЛ8  12,5ШЛ8  16ШЛ10  10ШЛ10  12,5ШЛ10  16ШЛ10  20ШЛ12  12,5ШЛ12  16ШЛ12  20ШЛ12  25ШЛ16  16ШЛ16  20ШЛ16  25ШЛ16  32ШЛ20  20ШЛ20  25ШЛ20  32ШЛ20  40ШЛ25  25ШЛ25  32ШЛ25  40ШЛ25  50ШЛ32  32ШЛ32  40ШЛ32  50ШЛ32  64ШЛ40  40ШЛ40  50ШЛ40  64ШЛ40  80см 2Средняядлинамагнитнойсиловойлинии,смСечениестали сечениеокна,Активныйобъеммагнитопровода,см 4см 3Весмагнитопровода,гSст  Sок Vст.актGcт5,10,1400,1730,2160,2701,642,042,553,15141721260,530,670,831,066,80,410,510,640,823,64,555,637,2313848621012,516200,841,061,351,698,52,53,124,05,07,159,011,414,46075961204212,51620251,281,642,052,5610,25,46,98,710,813,116,820,926,21051381752206456162025322,202,753,444,413,616,620,525,632,629,937,446,759,9250310390500208070202532403,474,345,566,9517,140,050,064,080,059,374,295,2118,549061078097562,52510087,5253240505,446,958,6910,9098125156195116,5148,0184,0233950122015201900328032128112324050648,9611,214,017,927,3261328410523245306383490200025003140400040100401601404050648014,0017,522,428,134,2640800102512804796007659623900490063007900ahcCHbSст615624216,581012,50,320,400,500,628208322881012,516102510403512301248164016205025lcт21,3Примечание.В таблице приведены данные для сердечников из стали Э330толщиной 0,15 мм.В.

Унифицированные дроссели фильтров.НомердросселяИндуктивностьдросселя,ГнТокподмагничивания,АД1Д2Д3Д4Д50,080,160,30,61,20,040,280,200,140,10Сопротивлениедросселя,Ом193655,5120300НомердросселяД35Д36Д37Д38Д39Индуктивностьдросселя,Гн0,160,30,61,22,5Токподмагничивания,А1,10,80,560,40,28Сопротивлениедросселя,Ом5,310,54223987Д6Д7Д8Д9Д10Д11Д12Д13Д14Д152,55,00,080,160,30,61,22,55,0100,070,050,560,400,280,200,140,100,070,0545510238,68,624,0731321755351100Д40Д41Д42Д43Д44Д45Д46Д47Д48Д49510200,080,160,30,61,22,550,20,140,12,21,61,10,80,560,40,28185352,76751,853,86,51530,746106Д16Д17Д18Д19Д200,080,160,30,61,20,80,560,40,280,24,5510,6193663Д50Д51Д52Д53Д5410200,010,020,020,20,1412.54,41,11743790,090,351,54Д212,50,14152Д550,020,562,4Д22Д235100,10,07290628Д56Д570,00051,2180,80,01720Д24200,051050Д58400,0352900Д250,081,13,5Д590,00432,90,3Д260,160,87Д600,0005100,015Д270,30,5611,3Д610,0230,72Д280,60,429Д620,052,50,5Д291,20,2866,5Д630,001250,560,12Д302,50,2125Д640,080,112Д 3150,14200Д650.00250,560,36Д 32100,1380Д660,050,020,95Д33200,07840Д670,00220,25Д340,081,62,6Д680,00810,7Д690,0055,60,174.

По величине магнитной индукции В и данным табл. 2 определяютудельные потери в стали рст и по формулеРст = рст ст , втполные потери в стали.Рст = 3,8 ∗ 2,530 = 9,614 втТаблица 25. Находят активную составляющую тока холостого хода по формулест0 =,19,6140 == 0,044 2206. По величине магнитной индукции В и данным табл. 2 определяютудельную намагничивающую мощность qст и по формулест = ст ст , ва— полную намагничивающую мощность сердечника.ст = 45 ∗ 2,530 = 113,85 ва7. Находят реактивную составляющую тока холостого хода по формулест0р =,1113,850р == 0,5175 2208. Находят ток холостого хода по формуле220 = √0+ 0р,0 = √0,0442 + 0,51752 = 0,519 9.Из уравнения равновесия трансформатора определяют ток первичнойобмотки:12311 = 1 +2 + 3′ = 1 +21111 = 0,72 +5745,1∗1+1,9 = 1,369 220220Находят относительное значение тока холостого хода по формуле00 % = 1 ∗ 100, %1Если величина 0 % при f = 50 Гц лежит в пределах 25—50, а при f — 400 Гц— в пределах 5—15, то выбор магнитопровода на этой стадии расчета можносчитать оконченным.Если 0 % превышает указанные выше верхние пределы, то следует уменьшить индукцию в сердечнике;при 0 %, меньшем нижних пределов, индукцию следует увеличить.0 % =0,519∗ 100, % = 37,929 % что допустимо.1,36910.Определяют числа витков обмоток по формулам:∆ %1 (1 − 1 ) ∗ 1041001 =;4,44ст∆ %2 (1 − 2 ) ∗ 1041002 =.4,44стГде ∆1 % и ∆2 % — относительные падения напряжения в обмотках,определяемые по табл.3.Таблица 3Ртип, втЧастота, гц50400ΔU%15-5050-150150-300300-10001000-2500ΔU1%15 -- 55--44--33--1-ΔU2%20--1010--88--66--2-ΔU3%8--44--1,51,5-11-0,50,5ΔU4%10--55--22-1,21,2-0,50,5Определяют числа витков обмоток, предварительно принимая по таблице 3∆1 % = 3,9% и ∆2 % = ∆3 % = 7,9%:3,9) ∗ 1041001 == 606 витков;4,44 ∗ 50 ∗ 1,35 ∗ 11,657,957 (1 −∗ 104)1002 == 151 витка;4,44 ∗ 50 ∗ 1,35 ∗ 11,657,941,5 (1 −) ∗ 1041003 == 110 витка.4,44 ∗ 50 ∗ 1,35 ∗ 11,65220 (1 −11.

Находят сечение проводов обмоток по формулепр = , мм2Где - плотность тока в обмотках, определяемая по табл. 1 в зависимости отвеличины Ртип .1,369пр1 == 0,805 мм21,71пр2 == 0,588 мм21,71,9пр3 == 1,176 мм21,712. Выбирают стандартные сечения и диаметры проводов по даннымприложения 4, после чего уточняют фактические плотности тока;одновременно, следует выписать из приложения диаметры изолированныхпроводов dи, и вес 1 м изолированного провода пр .Из приложения 4 для провода ПЭВ – 1 находят:гпр1 = 0,8495 мм2 ; пр1 = 1,12мм; пр1 = 7,55 ; = 1,1;мгпр2 = 0,5809 мм2 ; пр2 = 0,96 мм; пр2 = 5,16 ; = 1,07;мгпр3 = 1,735 мм2 ; пр3 = 0,52 мм; пр3 = 1,54 ; = 1,15;мНаходят фактические плотности тока в проводах:1,369Апр1 == 1,612;0,8495мм21Апр2 == 1,721;0,5809мм21,9Апр3 == 1,095.1,735мм2Приложение 4.Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения.Номинальныйдиаметр проволки помеди,ммСечение проволки,0,030,040,050,060,070,080,090,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,210,230,250,270,290,310,330,350,380,410,440,470,490,510,530,550,570,590,620,640,670,690,720,740,770,800,830,860,900,930,961,001,041,081,121,161,201,250,000710,001260,001960,002830.003850,005030,006360,007850,009500,01310,013270,15390,017670,020110,022700,025450,028350,310420,034640,041550,049090,057260,066050,075480,085530,096210,11340,13200,15210,17350,18860,20430,22060,23760,25520,27340,30190,32170,35260,37390,40720,43010,46570,50270,54110,58090,63620,67930,72380,78540,84950,91610,98521,0571,13101,2270мм2Вес 1 м меднойпроволоки,гДиаметр провода с изоляцией,ммПЭЛПЭВ-1ПЭВ-2ПБД0,00630,01120,01750,02510,03420,04470,05650,06980,08450,1010,1180,1370,1570,1790,2020,2260,2520,2790,3080,3690,4360,5090,5870,6710,7600,8551,0101,1801,3501,5401,6801,8201,9602,1102,2702,4302,6802,8603,1303,3203,6003,8204,1404,4704,8105,1605,666,046,446,987,558,148,769,4010,1010,900,050,060,0650,0750,0850,0950,1050,1200,1300,1400,1500,1600,1700,1800,1900,2000,2100,2250,2350,2550,2750,3100,3300,3500,3700,3900,4200,4500,4900,520,540,5600,5800,6000,6200,6400,6700,6900,7200,7400,7800,8000,8300,8600,9200,9600,9600,9901,0201,0701,1201,1601,2001,241,2801,3300,0450,0550,080,0850,0950,1050,1150,1250,1350,1450,1550,1650,180,190,200,210,220,230,240,270,290,310,330,350,370,390,420,450,480,510,530,560,580,600,620,640,670,690,720,740,770,800,830,860,890,920,960,991,021,081,121,161,201,241,281,33---0,90,100,110,120,130,140,150,160,170,190,200,210,220,230,240,250,280,300,320,340,360,380,410,440,470,500,530,550,580,600,620,640,660,690,720,750,770,800,830,860,890,920,950,991,021,051,111,151,191,231,271,311,36--------------------------0,610,640,670,700,720,740,760,780,800,820,850,870,900,920,960,981,011,041,071,101,141,171,201,291,331,371,411,451,491,541,301,351,401,451,501,561,621,681,741,811,881,952,022,102,262,442,632,833,053,283,533,804,104,504,805,201,32701,43101,53901,65101,76701,91102,0612,2172,3782,57302,7762,9873,2053,4644,01204,6765,4336,2907,3068,4509,78711,3413,2015,9018,1021,2411,8012,7013,7014,7015,7017,0018,3018,721,1022,924,726,528,530,8035,7041,648,3055,965,075,187,0101117142161189,01,3801,4301,4801,5301,5801,6401,7101,7701,8301,9001,9702,0402,122,2002,3602,540-----------1,381,431,481,531,581,641,701,761,821,901,972,042,112,202,362,54-----------1,411,461,511,561,611,671,731,791,851,932,002,072,142,232,392,57-----------1,591,641,691,741,791,861,911,982,042,112,182,252,322,402,622,802,993,193,423,653,904,174,474,885,185,5313.