Методика расчета трансформатора

РАСЧЕТ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

При заданной площади сечения сердечника Sc, используя формулу для трансформаторной эдс, можно приближенно определить число витков обмотки, так как потеря напряжения I1r1, в ней относительно мала:

/Рассчитать трансформатор на практике/

Исходные данные: (не изучаем)

1) выходные электрические параметры в виде любых двух величин, выбранных из следующих трех: полезная (вторичная) мощность Р_Н; напряжение U_H; ток I_H.

Примечание: Величина коэффициента мощности нагрузки cosj_H, как правило, оказывает малое влияние на основные размеры трансформатора и должна быть задана только для точного определения падения напряжения на обмотках;

2) частота ¦;

3) предельный перегрев обмотки Dq_к, либо заданная добротность Q, либо относительная масса источника g_И;

4) условия применения трансформатора: температура, давление и скорость перемещения окружающего воздуха.

Перечисленные величины задаются на основании технического задания на преобразователь, а также на основании эскизной проработки схемы преобразователя.

Рекомендуется следующий порядок расчета.

1. Если задана величина g_И, определяется критерий расчета соответствия с рис. 3.17, 3.18

2. Выбирается материал и конструкция сердечника.

На основании данного этапа определяются параметры g_с, р_со и k_c.

Коэффициент k_c зависит от толщины ленты и вида изоляции между витками.

3. Выбирается сердечник оптимальной геометрии. В зависимости от критерия расчета из нормального ряда выбирается такая группа сердечников, у которой соотношение размеров x, y, z близки к оптимальным.

На основании данного этапа определяется коэффициент b_П и ориентировочно принимается :

k_Г1 = 9 × 10^-3 для броневых сердечников;

k_Г1 = 7 × 10^-3 для стержневых и тороидальных сердечников;

k_Г2 = 1.7 не зависимо от вида сердечника.

4. Выбирается ориентировочно величина коэффициента n. При расчете на оптимальный или заданный КПД принимается n = 1.

При расчете на предельный перегрев, если расчетная мощность Р > Р_гр, то в соответствии с величиной b_П и тепловым сопротивлением R_k.c выбирается оптимальное значение n в диапазоне n > 1. Если Р < Р_гр, то коэффициент n выбирается в диапазоне n < 1 с помощью рис.3.19. Относительная индукция , где Р_гр* - относительная граничная мощность, определяемая путем пересчета Р_гр для «нормальных» условий (рис. 3.20).

5. На основании опытных или справочных данных выбираются исходные расчетные коэффициенты k_ok, a_k, h и cosj_TP. Коэффициент мощности cosj_TP, потребляемой трансформатором, учитывает ток намагничивания и при частоте ¦ = 400 Гц ориетировочно принимается cosj_TP = 1 для тороидальных сердечников; cosj_TP = h для разъемных сердечников.

6. Определяется расчетная электромагнитная мощность трансформатора:

, (4.41)

где Р₂ – суммарная расчетная мощность вторичных (нагрузочных) обмоток.

3. Определяется базисный размер сердечника:

или или

Все входящие значения параметров получены ориентировочно в предыдущих этапах расчета.

По базисному размеру а из нормали выбирается типоразмер сердечника.

8. Определяется ориентировочно при выбранном n плотность тока и индукция.

Если при расчете на заданный или оптимальный КПД величина индукции превышает В_ГР или некоторую желаемую величину, то производится соответствующее снижение коэффициента n и корректируются предыдущие этапы расчета.

9. Определяется число витков обмоток и диаметр провода. Производится выбор вида изоляции и конструктивный расчет размещения обмоток в окне сердечника и при необходимости корректируется выбор типоразмера сердечника.

10. Выполняется проверочный расчет, в процессе которого определяются: ток намагничивания, активное и реактивное падения напряжения на обмотках, потери в катушке и сердечника, добротность, КПД, перегрев катушки и др. необходимые параметры. По результатам расчета корректируются обмоточные данные трансформатора.

Для приближенных расчетов трансформаторов можно воспользоваться ориентировочными заранее полученными данными в виде графиков

Трансформатор, рассчитанный на предельный перегрев, может быть пересчитан на более высокий КПД путем одновременного снижения электромагнитных нагрузок B и j.