- •Расчет маломощных трансформаторов
- •Оглавление
- •Список условных обозначений
- •Маломощные силовые трансформаторы
- •Общие сведения
- •Типы маломощных трансформаторов
- •Форма поперечного сечения стержня и катушек
- •Выбор материала для сердечника
- •Расчет маломощных однофазных и трехфазных трансформаторов
- •Определение токов трансформатора
- •Выбор индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмоток трансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника трансформатора
- •Определение числа витков обмоток трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Выбор изоляции проводов обмоток
- •Определение высоты и ширины окна сердечника трансформатора
- •Укладка обмоток на стержнях и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Вес меди обмоток трансформатора
- •Потери в меди обмоток трансформатора
- •Вес стали сердечника трансформатора
- •Потери в стали сердечника трансформатора
- •Определение тока холостого хода трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Активное падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора
- •Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора
- •Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Сводные данные расчета трансформатора
- •Пример расчета маломощного однофазного трехобмоточного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Маломощные силовые автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет маломощных однофазных автотрансформаторов
- •Расчетная мощность автотрансформатора
- •Определение токов автотрансформатора
- •Определение токов отдельных частей обмотки автотрансформатора
- •Выбор индукции в стержне сердечника автотрансформатора
- •Выбор плотности тока в проводах обмотки автотрансформатора
- •Определение поперечного сечения стержня и ярма сердечника автотрансформатора
- •Определение числа витков обмотки автотрансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмотки
- •Выбор изоляции проводов обмотки
- •Изменение напряжения автотрансформатора при нагрузке
- •Проверка автотрансформатора на нагревание
- •Пример расчета маломощного однофазного автотрансформатора с секционированной обмоткой Задание
- •Выбор типа и основных соотношений автотрансформатора
- •Импульсные автотрансформаторы
- •Общие сведения
- •Расчет импульсных трансформаторов
- •Определение средней мощности и токов трансформатора
- •Типы импульсных трансформаторов
- •Выбор приращения индукции и толщины листов материала сердечника
- •Определение поперечного сечения стержня и средней длины магнитопровода сердечника трансформатора
- •Определение числа витков трансформатора
- •Определение сечения и диаметра проводов обмоток
- •Укладка обмоток и уточнение размеров окна сердечника трансформатора
- •Средние длины витков обмоток трансформатора
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •Намагничивающий ток трансформатора
- •Параметры импульсного трансформатора и проверка искажения трансформируемого импульса
- •Проверка трансформатора на нагревание
- •Пример расчета импульсного трансформатора Задание
- •Выбор типа и основных соотношений трансформатора
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Список литературы
Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
Величина относительного изменения напряжения в двухобмоточных трансформаторах большой мощности обычно определяется по формуле:
;
при выводе этой формулы принято допущение , что в мощных трансформаторах с относительно небольшим током холостого хода не вносит большой погрешности в вычисляемую по этой формуле величину ΔU%. В маломощных же трансформаторах, по условиям уменьшения стоимости их, величина намагничивающего тока достигает 40–50% от активной составляющей рабочего тока, поэтому приведенная выше формула для определения ΔU% становится в этом случае весьма неточной. В этих трансформаторах величина ΔU% более точно может быть определена по следующим формулам:
а) двухобмоточный трансформатор
,
б) многообмоточный трансформатор
,
,
………………………………………………………
.
где ,, … берутся из задания,
, – из пункта 1.2.1.,
eа1,eа2,eа3, … – из пункта 1.2.16.,
es1,,es2,es3, – из пункта 1.2.17.
Напряжения на зажимах вторичных обмоток трансформатора при номинальной нагрузке:
,
,
………………………..
,
где U1берется из задания,
W1,W2,W3, … – из пункта 1.2.5.
Проверка трансформатора на нагревание
Отдача тепла в окружающее пространство с открытых частей обмоток и сердечника маломощных трансформаторов в среднем составляет 13·10-4Вт/см2при превышении температуры открытой поверхности трансформатора над температурой окружающей среды на 1º С. Тогда приближенно можно написать:
;
.
Так как между обмотками и сердечником имеется достаточный тепловой обмен, то без большой погрешности практически можно считать:
.
Следовательно, превышение температуры обмоток и сердечника трансформатора над температурой окружающей среды при указанном допущении приближенно можно определить по формуле:
,
где, Pм– суммарные потери в меди обмоток из пункта 1.2.11;
Pс– потери в стали сердечника из пункта 1.2.13;
∆θº– перепад температуры от внутренних слоев обмоток к наружным, который для пропитанных лаком обмоток приближенно может быть принят 10–15ºС;
Sсер– открытая поверхность сердечника трансформатора, см2;
Sобм– открытая поверхность обмоток трансформатора, см2.
Величина открытой поверхности сердечника однофазного и трехфазного трансформаторов стержневого типа (см. Рис. 1 .8) может быть определена по формуле
[см2].
Для однофазного трансформатора броневого типа (см. Рис. 1 .8) эта поверхность будет:
[см2].
Величина открытой поверхности круглой катушки:
[см2].
Для прямоугольной катушки:
[см2],
где
[см];
ac,bcиhяберутся из пункта 1.2.4,
H– из пункта 1.2.8.,
ε0, δ1, δ2, δ3, δ12, δ23, … – из пункта 1.2.9.,
lя– из пункта 1.2.12.
Суммарное значение полученного здесь превышения температуры обмоток трансформатора θºС не должно превосходить допустимой для маломощных трансформаторов величины 100–110ºС, т.е.
.
Сводные данные расчета трансформатора
Вес стали сердечника, кг Gc
Удельный расход стали, кг/кВА Gc/P
Вес меди обмоток, кг Gм
Удельный расход меди, кг/кВА Gм/P
Отношение веса стали к весу меди Gс/Gм
Потери в стали сердечника, Вт Pс
Потери в меди обмоток, Вт Pм
Отношение потерь в меди к потерям в стали Pм/Pc
КПД при номинальной нагрузке η
Превышение температуры трансформатора над температурой окружающей среды θ˚С
Намагничивающий ток Iµ
Относительное изменение напряжения при номинальной нагрузке ∆U%
Анализируя полученные сводные данные, определяют необходимые изменения в расчете для полного удовлетворения всем техническим и экономическим требованиям. При выборе характера изменения исходных величин Sc,Bcиjможно воспользоваться приближенными соотношениями между основными параметрами трансформатора, приведенными ниже:
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ;
; ; ;
; ; ;
; ; .
Пользуясь приближенными соотношениями, можно найти нужное изменение исходных значений Sc,Bcиjдля окончательного варианта расчета трансформатора.
Следует заметить, что в целях экономии времени в первом варианте расчета могут не вычисляться следующие величины: r,ea,es,x,zи.