Чернышева Т.И. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152099), страница 6
Текст из файла (страница 6)
АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХДЛЯ РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРАЦелью расчета трансформатора является определение марки материала сердечника и его размеров, марки провода и его диаметра,числа витков обмоток, конструкции каркаса и обмотки, которые обеспечивали бы работу трансформатора длительное время с допустимойтемпературой перегрева и заданной нестабильностью напряжения нанагрузке.Исходными данными для расчета понижающего трансформатораявляются:− напряжение и частота питающей сети;− напряжения и токи вторичных обмоток;− требования к весу и габаритам;− условия эксплуатации.357.
Значения температуры окружающего воздухадля вида климатического исполнения УХЛ 4.2Значения температуры воздуха при эксплуатации, °Срабочеепредельно рабочееверхнеенижнееверхнеенижнее+35+10+40+1Так как в техническом задании не оговорены требования к весу,габаритам проектируемого изделия и условиям эксплуатации трансформатора, которые необходимы для проведения расчета тепловогорежима, определим вид климатического исполнения изделия и его категорию по ГОСТ 15150–69. Полагаем, что трансформатор предназначен для эксплуатации в жилых помещениях с умеренным климатом.Тогда проектируемое изделие должно соответствовать виду климатического исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150 – 69.
В таблице 7 приведены значения температуры окружающего воздуха для выбранноговида климатического исполнения.В соответствии с заданным видом климатического исполненияотносительная влажность по среднегодовому значению составляет60% при температуре не более 20 °С. Данный параметр необходим дляоценки и выбора защиты трансформатора от действия влаги.Требования к весу и габаритам трансформатора являются неоднозначной задачей. Для применяемых в промышленности трансформаторных сталей соотношение веса и габаритов является унифицированным, поэтому задаемся минимальным значением веса и габаритов.2.2. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРА2.2.1. МагнитопроводыМагнитопроводом называют деталь или несколько деталей, предназначенных для концентрации и проведения магнитного потока, возбуждаемого электрическим током в обмотках намоточных изделий.Основными характеристиками магнитопровода являются:− напряженность магнитного поля, характеризующая интенсивность магнитного поля в данной точке пространства;− магнитная индукция, характеризующая интенсивность результирующего магнитного поля в намагниченном материале;− магнитный поток или поток магнитной индукции;− магнитные потери, возникающие в магнитном материале приизменении магнитного потока по величине и направлению, вызываютнагревание магнитопровода.
Магнитные потери складываются из потерь на гистерезис и вихревые токи;36− магнитное сопротивление, это сопротивление магнитной цепимагнитному потоку, зависящее от длины цепи, ее поперечного сеченияи магнитной проницаемости материала, из которого изготовлен магнитопровод. Магнитное сопротивление тем меньше, чем меньше длина,больше поперечное сечение цепи и выше магнитная проницаемостьматериала;− рассеивание магнитного потока, это ответвление части магнитного поля из магнитной цепи в окружающее пространство. Чемменьше магнитное сопротивление, тем меньше поток рассеивания;− остаточная индукция и коэрцитивная сила.
Остаточная индукция – индукция магнитного поля, получаемая при уменьшении напряженности поля до нуля. Коэрцитивная сила – напряженность поля, прикоторой индукция принимает нулевое значение.Магнитопровод должен иметь минимальные потери и рассеивание магнитного потока, незначительную коэрцитивную силу, высокуюмагнитную проницаемость, малое магнитное сопротивление, стабильные магнитные характеристики в рабочем диапазоне температур, устойчивость к посторонним механическим воздействиям, высокую стабильность параметров во времени [4].Магнитопроводы изготавливают из электротехнической стали,которая характеризуется сравнительно большим содержанием кремния, увеличивающего удельное электрическое сопротивление иуменьшающего потери на вихревые токи.Трансформаторные стали классифицируют на два основных вида:− горячекатаная;− холоднокатаная.Магнитные свойства горячекатаной стали одинаковы во всех направлениях, как вдоль направления прокатки, так и поперек нее.Холоднокатаная сталь обладает меньшими удельными потерями изначительно лучшими магнитными свойствами вдоль направленияпрокатки, чем горячекатаная.Для изготовления магнитопроводов трансформаторов применяют:− горячекатаные стали марки Э-42, Э-43, Э-43А толщиной0,35 мм при частоте 50 Гц и Э-44 толщиной 0,2 мм при частоте 400 Гц;− холоднокатаные стали марки Э-310, Э-320, Э-330 и Э330Атолщиной 0,35 мм; ленточную холоднокатаную сталь толщиной0,08 мм при частоте 400 Гц.В зависимости от вида магнитного материала, листовой или ленточный, магнитопроводы трансформаторов делят на пластинчатые иленточные.Пластинчатые магнитопроводы собирают из отдельных пластин,изготовленных путем штамповки и изолируемых друг от друга слоемизоляционного лака для уменьшения потерь на вихревые токи.37В трансформаторах малой мощности изолятором служит слой тонкойпленки от 5 до 20 мкм, который образуется при фосфатировании илиоксидировании электротехнической стали.
Для восстановления магнитных свойств материала, значительно ухудшающихся при штамповке, пластины перед покрытием их изоляционным лаком предварительно отжигаются.Ленточные магнитопроводы изготавливаются из ленты, предварительно покрытой специальными изолирующими и склеивающимисоставами, выдерживающими высокую температуру при отжиге собранного сердечника.По конструктивному исполнению пластинчатые и ленточныемагнитопроводы делятся на три основных типа:− стержневые;− броневые;− кольцевые.Конструкции магнитопроводов приведены на рис.
14.а)б)в)г)д)е)Рис. 14. Конструкции магнитопроводов:а – стержневой пластинчатый; б – броневой пластинчатый;в – кольцевой пластинчатый; г – стержневой ленточный;д – броневой ленточный; е – кольцевой ленточный38Стержневые пластинчатые магнитопроводы собираются из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Для уменьшения магнитного сопротивления в местах стыка отдельных пластин их собирают вперекрышку, т.е. места стыков перекрываются пластинами следующего ряда.
Броневые пластинчатые магнитопроводы собираются также вперекрышку, причем в каждом слое помещаются пластины двух типов –одна Ш-образная и одна прямоугольная. Кольцевые пластинчатыемагнитопроводы собираются из отдельных штампованных колец.Стержневые и броневые ленточные магнитопроводы собираютсявстык из отдельных сердечников подковообразной формы. Для получения возможно меньшего магнитного сопротивления в местах стыкасердечников их торцевые поверхности подвергаются шлифовке.
Торцы сердечника склеивают пастой, содержащей ферромагнитный материал. Если необходим зазор, то в месте стыка двух сердечников устанавливают прокладки из бумаги или картона требуемой толщины.Кольцевые ленточные магнитопроводы, изготовляемые путем навивкиленты требуемой ширины на оправку заданного размера, дополнительной сборки не требуют.Перечисленные выше конструкции магнитопроводов применяются в качестве сердечников однофазных трансформаторов [5].2.2.2. КаркасыКаркас и гильза – это конструктивные части катушки, предназначенные для размещения обмоток. Катушками называют гильзы иликаркасы, на которые в определенном порядке уложены обмотки [4].По конструкции каркасы разделяют на две основные группы:− со щечками;− без щечек, гильзы.Каркасы со щечками изготавливают прессовкой или сборными излистовых изоляционных материалов (электротехнического картона,гетинакса).
Широко применяются метод прессования цилиндрическихзаготовок электротехнического картона и метод прессования из пластмасс.Гильзы выполняют из тонкого картона или кабельной бумаги навивкой нескольких слоев на оправке и склейкой их. Клеящие материалы не должны содержать свободных кислот и щелочей, в противномслучае в процессе работы трансформатора будет происходить электрохимическая коррозия, которая приведет к разрушению провода обмотки.В общем случае материал, из которого делается каркас, долженхорошо обрабатываться и быть негигроскопичным, обладать достаточной электрической и механической прочностью.39Для вывода концов обмотки при использовании каркаса со щечками в щеках каркаса предусматривают отверстия или используютсяспециальные крепежные контакты.При использовании гильз применяют выводные приспособлениятипа лепестков.Трансформаторы, в которых каркасы катушек выполнены в видегильз, обладают лучшими технологическими характеристиками.
Гильза значительно проще каркаса со щечками. Преимуществом каркасовсо щечками является устранение одного из дефектов намотки – «сползания» крайних в ряду витков и замыкания их на магнитопровод, чтохарактерно при недостаточно тщательной наладке технологическогооборудования.Конструкции каркасов приведены на рис. 15.Кроме каркаса, предохраняющего обмотки от соприкосновения смагнитопроводом, катушка трансформатора содержит следующие виды изоляции:− междуслоевая;− междуобмоточная;− внешняя.Рис. 15. Конструкции каркасов:а – каркас со щечками; б – каркас без щечек, гильза40Междуслоевая изоляция служит для изоляции отдельных слоевкаждой обмотки друг от друга.
Слой это группа витков, намотанныхпо всей ширине обмотки. Изоляция необходима при большой разностипотенциалов между соседними слоями. В низковольтных трансформаторах необходимая междуслоевая изоляция может быть обеспеченаизоляцией самого провода, но может применяться для более ровнойукладки обмоточного провода.Междуобмоточная изоляция служит для обеспечения необходимой изоляции между отдельными обмотками.Внешняя изоляция катушки предохраняет обмотку от пробоя накорпус устройства или на соседние детали, а также от соприкосновения с частями обмотки, находящимися под напряжением.Междуслоевая, междуобмоточная и внешняя изоляция катушкивыполняется из различных сортов изоляционной бумаги, тканевыхматериалов, твердой изоляции и пленок [4, 5].В зависимости от теплостойкости изоляционные материалы делятся на следующие классы:− Y с максимально допустимой температурой не более 90 °С;− А с максимально допустимой температурой не более 105 °С;− Е с максимально допустимой температурой не более 120 °С;− В с максимально допустимой температурой не более 130 °С;− F с максимально допустимой температурой не более 155 °С;− H с максимально допустимой температурой не более 180 °С− С с максимально допустимой температурой не менее 180 °С.2.2.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
