Коэффициент заполнения окна трансформатора что это
Перейти к содержимому

Коэффициент заполнения окна трансформатора что это

  • автор:

Коэффициент заполнения окна трансформатора что это

Определение коэффициента заполнения окна и коэффициента заполнения магнитопровода

Коэффициент заполнения окна магнитопровода kok определяется по таблице 2.3 [2]: kok=0.25

Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью kст определяется по таблице 2.4 [2]: kст= 0.94

Определение произведения сечения стали магнитопровода на площадь его окна

Произведение сечения стали магнитопровода Sст на площадь его окна Sок однозначно определяет требуемый типоразмер магнитопровода. Произведение определяется по формуле:

где P — суммарная мощность вторичных обмоток, В • А;

f — частота питающей сети, Гц;

Вмакс — амплитудное значение магнитной индукции в сердечнике, Тл;

j — плотность тока во вторичной обмотке, А/мм2;

kок -коэффициент заполнения окна обмоткой;

kст — коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.

Выбор магнитопровода

Основным технологическим требованием при проектировании магнитопровода является сведение к возможному минимуму количества штампов и приспособлений, необходимых для его изготовления. Поэтому количество типоразмеров магнитопроводов ограничено и представлено в виде рядов магнитопроводов. Рядом магнитопроводов называется совокупность геометрически подобных материалов, обеспечивающая возможность разработки трансформаторов в заданном диапазоне мощностей. В зависимости от поставленных требований могут существовать ряды, обеспечивающие получение минимальных массы, объема или стоимости.

Для трансформатора с данными параметрами можно выбрать магнитопровод Ш14•32:

Броневой пластинчатый магнитопровод типа Ш

Рисунок 2.1 — Броневой пластинчатый магнитопровод типа Ш

Количество пластин = 83 шт.;

Определение потерь в стали магнитопровода

Полные потери в стали Pст могут быть определены по формуле:

где pст — удельные потери в стали магнитопровода;

Gст — масса стали магнитопровода.

Величина удельных потерь зависит от выбранного значения магнитной индукции, марки стали, ее толщины и частоты сети. На рисунке 2.2 [2] приведены экспериментальные кривые зависимости удельных потерь в стали от индукции для наиболее часто применяемых марок трансформаторной стали.

Из рисунка 2.2 [2]: pст = 3.45 Вт/кг.

Определение активной составляющей тока холостого хода

Определение активной составляющей тока холостого хода осуществляется для максимально напряжения питающей сети по формуле:

2.13 Коэффициент заполнения по меди

Медь (Cuprum), Сu — химический элемент побочной подгруппы первой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер 29, атомная масса 63,54. Распределение электронов в атоме меди — Is22s22p63s23p63d104s1.

Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением

9) Масса меди обмоток.

Масса меди обмоток находится по формуле: Общая масса меди.

Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением

11) Потери в меди обмоток.

Потери в меди обмоток трансформатора находятся поформуле: где n — соответствующая обмотка трансформатора; В первичной обмотке: В первой вторичной обмотке: Во второйвторичной обмотке: Суммарные потери в меди.

Принцип действия трансформатора

7. Проверка заполнения окна

, , , , . Таким образом, обмотки W1, W2 входят в данное окно; зазор получился больше рекомендованного (?b*=0,1ч0,2), поэтому в случае необходимости увеличить диаметр провода, например, обмотки W1.

Проект электроснабжения цеха обработки древесины

2.7 Коэффициент заполнения графика нагрузок и перегрузочная способность трансформатора

1. Определяем коэффициент загрузки или коэффициент заполнения графика по формуле: [2, с.100] Кн=Кз.г.=, (7) где Рmax берется из суточного графика. Кн=Кз.г.= 3.

Расчет асинхронного тороидального двигателя

3.2.9 Коэффициент заполнения паза

Расчет асинхронного тороидального двигателя

4.1.1 Коэффициент заполнения сталью

Расчет однотактного обратноходового преобразователя напряжения

4. Расчет максимального коэффициента заполнения

где UДОП — значение, на которое увеличивается напряжение на транзисторе в закрытом состоянии относительно напряжения питания при передачи энергии в нагрузку, В. UСИ — падение напряжения на транзисторе, В.

Расчет силового трансформатора

2.7 Определение суммарных потерь в меди

Суммарные потери в меди катушки вычислим по формуле [1]: (2.34) где , омическое сопротивление обмоток, определяется по формуле [1]: ; (2.35) где удельное сопротивление медного обмоточного провода; длина провода обмоток, определяемая как: (2.

Расчет силового трансформатора

2.1Для меди

Нормированный диаметр Коэффициент A определяем по формуле: в.

Расчет системы отопления и вентиляции типового 3-х этажного жилого дома

1.7 Выбор конструкции заполнения световых проемов

При градусо-сутках отопительного периода 2442°С·сут приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проёмов (окон, балконных дверей) будет равно 0,36м2·°С/Вт. Подбираем материал заполнения световых проемов так.

Расчет трансформатора малой мощности

2.6 Определение коэффициента заполнения окна и коэффициента заполнения магнитопровода

Коэффициент заполнения окна магнитопровода kok определяется по таблице 2.3 [2]: kok=0.25 Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью kст определяется по таблице 2.4 [2]: kст= 0.

Расчет трансформатора малой мощности

2.33 Определение массы меди обмоток

Масса меди i-й обмотки определяется по формуле: Gмi = lсрi • Wi • gпрi •10-3(кг), (2.33) где gпрi масса 1 метра медной проволоки : gпр1=0.671 г/м; gпр2=0.671 г/м; gпр3=2.11 г/м; Gм1 = lср1 • W1 • gпр1 •10-3= 0.119•1425•0.671•10-3 =113.8•10-3(м), Gм2 = lср2 • W2 • gпр2 •10-3 =144.45•10-3 •212•0.671•10-3 =20.

Расчет трансформатора малой мощности

Расчет массы меди обмоток

Расчет меди обмоток определяется по формуле: Gмi=8.9Wiqi, кг, где Wi — число витков соответствующей обмотки (i=1,2,3) qi — поперечное сечение соответствующей обмотки, мм2 — средняя длина витка обмотки, м. Масса меди первой обмотки: Gм1= 8,9·286·0,2376·0,087·10-3=0.

Расчет трансформатора малой мощности

Определение потерь в меди обмоток трансформатора

Потери в меди обмоток при температуре 750С определяются по формуле: Pмi=2.4j2iфактGмi, Вт, где ji — плотность тока в i-й обмотке (i=1,2,3) А/мм2 Gмi — масса меди соответствующих обмоток, кг. Pм1=2,4·4,0442 ·0,062=2,44 Вт; Рм2=2,4·3,032·0,047=1,04 Вт; Рм3=2,4·3,272 ·0,02=0,52 Вт.

Коэффициент заполнения окна трансформатора что это

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и массе.
Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода , т. е , определения его конфигурации и геометрических размеров.Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рис. 7.17.

Рис. 7.17. Конструкции магнитопроводов трансформаторов:

а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного

Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении.
Трансформатор с кольцевым сердечником ( торроидальный ) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

напряжение первичной обмотки U1:
напряжение вторичной обмотки U2;
ток вторичной обмотки I2;
мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

Размеры магнитолровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения

Scт — сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;
Sок — площадь окна в магнитопроводе;
Вмах — магнитная индукция, см. табл. 7.5;
J — плотность тока, см. табл. 7.6;
Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 7.7;
Кcт — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 7.8;

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц 7.5 и 7.6.

Конструкция магнитопровода Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]
5—15 15—50 50—150 150—300 300—1000
Броневая (пластинчатая) 1,1—1,3 1,3 1,3—1,35 1,35 1,35—1,2
Броневая(ленточная) 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65
Кольцевая 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6
Конструкция магнитопровода Плотность тока J, [a/мм кв.] при Рвых, [Вт]
5—15 15—50 50—150 150—300 300—1000
Броневая [пластинчатая) 3,9—3,0 3,0—2,4 2,4—2,0 2,0—1,7 1,7—1,4
Броневая(ленточная) 3,8—3,5 3,5—2,7 2,7—2,4 2,4—2,3 2,3—1,8
Кольцевая 5—4,5 4,5—3,5 3,5 3,0

Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 7.7 для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кет зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффициента Кет для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 7.8

Конструкция магнитопровода Рабочее напряж. [В] Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневая (пластинчатая) до 100 0,22-0,29 0,29-0,30 0,30-0,32 0,32-0,34 0,34-0,38
100-1000 0,19-0,25 0,25-0,26 0,26-0,27 0,27-0,30 0,30-0,33
5роневая
Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения Кст пбри толщине стали, мм
0,08 0,1 0,15 0,2 0,35
Броневая (пластинчатая) 0,7 (0,75) 0,85 (0,89) 0,9 (0,95)
Броневая (ленточная) 0,87 0,90 0,91 0,93
Кольцевая 0,85 0,88

1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.

Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле:

где величина h и cos j трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по таблице 7.9.

Величина Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
2—15 15—50 50—150 150—300 300—1000
h броневой

Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке: Sпp = I/J, диаметр:

Определяем число витков в обмотках трансформатора:

где n — номер обмотки;

D U — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицы 7.10 и 7.11. Следует отметить, что данные для —U, приведенные в таблице 7.10, для многообмоточных трансформаторов требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения N U для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10. 20% меньше, а для наружных обмоток на 10. 20% больше указанных в таблице.

В торроидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа витков обмоток — значения N U берутся из таблицы 7.11.

Конструкция кольцевая, величина N U Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт
8—25 25—60 60—125 125—250 250—600
N U, 7 6 5 3,5 2,5
N U2 7 6 5 3,5 2,5

ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТОРРОИДАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Исходные данные: Входное напряжение U1 = 220 В Выходное напряжение U2= 22 В Максимальный ток нагрузки:
I2 = 10 А
Мощность вторичной цепи определяем из формулы:

P2 = U2 * I2 =220 Вт

Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в).

Sок = p R 2 =3,14*3,75 2 =44,1 кв. см ; Scт =а*в==2*4 =8 кв. см

Воспользовавшись формулой [1] и таблицами, определяем, какую максимальную мощность можно снять с данного магнитопровода:

Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (P2 = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом [1].

Номинальный ток первичной обмотки:

Сечение провода в обмотках:

Диаметр провода в обмотках:

Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров, выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.

Число витков в обмотках трансформатора:

Коэффициент заполнения окна трансформатора что это

где s, и s2 — сечения проводов первичной и вторичной обмоток, мм2; б — плотность тока в обмотке, А/мм2 (принимается по табл. 14).

Число витков первичной и вторичной обмоток определяют по формулам:

w, =-1-: w2 = wt -~ — для одно- и трех-

ю. —w. -f tt),= —J-; ил,= —2—для понижа-

1 1 1 2 2,22SCQC 2 2,22BCQC ющего автотрансформатора (см. рис. 5,а);

w, = —1-; w., = ——-для повышающе-

го автотрансформатора (см. рис. 5,6),

где Вс — магнитная индукция в сердечнике (см. табл. 14).

Для компенсации потери напряжения в проводах обмоток нужно увеличить число битков вторичных обмоток на 5—10%. Радиолюбители обычно определяют число витков на 1 В рабочего напряжения по упрощенной формуле Mio = 4500/Qc, где 4500 — постоянная величина для трансформаторной стали.

Далее определяют количество витков первичной и вторичной сбмоток w2= (1,05—1,1) w0U2; Wi = w0U,.

После расчета основных параметров трансформатора необходимо проверить, разместятся ли обмотки в окне выбранного магнитопровода.

Пользуемся упрощенным способом проверки. Для этого по наружному диаметру провода и числу витков находим площадь, занимаемую каждой обмоткой в окне сердечника, затем складываем площади всех обмоток и полученную сумму сравниваем с площадью окна, т.е. определяем коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой: K0=QoeJQ0, где Q06n = d2Hw— площадь, занимаемая обмоткой; dn — диаметр провода с изоляцией; w — число витков обмотки; Q0 = H0C — площадь окна сердечника трансформатора.

Коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой для маломощных трансформаторов принимают £о = 0,2-г0,4.

w, -= 1270 —— = 23 витка.

С учетом компенсации падения напряжения в проводах число витков вторичных обмоток принимают а>2—1,1 -36=39 витков, 0=1,1-23=25 витков.

7. Проверяют, разместятся ли обмотки в окне сердечника.

Площадь, занимаемая первичной и вторичной обмотками.

Определить основные параметры понижающего трансформатора для радиоприемника, первичная обмотка которого на напряжение Ui = 220 В и две вторичные обмотки на напряжение £/2=6,3 В и U2 =4 В. Токи вторичных обмоток соответственно равны /2=4 А и /2=2 А. Трансформатор однофазный стержневого типа.

1.На основании заданных нагрузок подсчитывают вторичную полную мощность трансформатора S2=6,3-4-f 4-2=33,2 В-А.

2.Первичная полная мощность трансформатора Si = S2/r = =33,2/0,86=38,6 В-А.

3.Поперечное сечение сердечника трансформатора: QC=£X X / S,/2/-102 = 8-38,6/2-50-102=496 мм2.

При учете изоляции между листами сечеиие сердечника получается иа 10% больше, т.е. Qc= 1,1-496=545 мм2. Принимают его размеры следующими: ширина стержня а=20 мм, высота стержня Нс=2,5-0=2,5-20=50 мм, ширина окна с=#с/т = = 50/2,5=20 мм, толщина пакета пластин 6 = 30 мм.

Фактическое сечеиие выбранного сердечника Qclj>=a-&= =20-30 = 600 мм2.

4.Определяют ток первичной обмотки: Л =S1/£/i = 38,6/ /220=0,175 А.

5.Определяют сечеиие провода первичной и вторичной обмоток, исходя из плотности тока, равной 3,5 А/мм2: S[=/[/6 = = 0,175/3,5= 0,05 мм2; s2 =/2/б = 4/3,5 = 1,14 мм2; s2 =/2/6 = =2/3,5 = 0,57 мм2.

Принимают по табл. 2 для первичной и вторичной обмоток провод ПЭВ-I со следующими данными:

диаметры проводов без изоляции d\ = 0,265 мм, d2=l,25 мм, d2=0,85 мм;

диаметры проводов с изоляцией d„i=0,305 мм, dH2=l,33 мм, й2=0,91 мм.

6.Определяют число витков первичной и вторичной обмоток, приняв магнитную индукцию сердечника Вс=1,3 Тл:

Щ — wi ~JJ~ — 1270 ~ 3$ витков,

Qoe- = Q«i«i+Q.e-2+QM2-0.305*-I270 + 1,33»-39 + 0,91225 = = 207,82 мм2.

Площадь окна сердечника Qo=Wce = 50-20= 1000 мм2.

Отношение расчетной и фактической площадей окна сердечника ko=Qoom/Qo = 207,82/1000=0,20782.

Следовательно, обмотки свободно разместятся в окне выбранного сердечника трансформатора.

Рассчитать повышающий автотрансформатор по следующим данным: напряжение питающей сети С/,= 127 В, частота питающей сети f=50 Гц, напряжение вторичной обмотки (У2=220 В, мощность вторичной обмотки S2=220 В-А.

1.Первичная полная мощность автотрансформатора S) = =52/ = 220/0,93=236,5 В-А.

2.Поперечное сечение сердечника трансформатора (трансформатор стержневого типа) Qc = I,2ft /S,/2f-102= 1,2- 8/236.5/2Х Х50-102 = 1477 мм2.

Прн учете изоляции между листами размер сечения сердечника получается на 10% больше, т.е. Qc= 1,1 ■ 1477= 1620 мма. Принимают

3.Определяют токи первичной н вторичной обмоток: 1\ = = S,/t/, = 236,5/127= 1,86 A; l2=S2/U2=220/220=1 А.

4.Находят сечеиие первичной и вторичной обмоток: s,= = (/,— /2)/6=(1,86— 1)/2=0,43 мм; S2=/2/6 = 1/2=0,5 мм2.

По табл. 2 принимают провод марки ПЭВ-1 для обеих обмоток одинакового сечеиия, т.е. s!=s2 = 0,5672 мм2.

5.Определяем число витков отдельных секций обмотки:

w, = 4500 —— = 4500-= 318 витков,

wa = —-— w, =318 = 135 витков.

ГЛАВА IV РАСЧЕТ КАТУШЕК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Основной частью многих аппаратов, например, контакторов, магнитных пускателей, реле, тормозных электромагнитов и др., является втягивающая катушка. При прохождении тока по катушке создается магнитное поле, под действием которого стальной сердечник катушки намагничивается и притягивает якорь,

Якорь включает или выключает соответствующие контакты электромагнитного аппарата.

Катушка является ответственным узлом аппарата дистанционного или автоматического управления, поэтому при выходе ее из строя (это случается в производственных условиях довольно часто) очень важно знать, как перемотать эту катушку.

Восстановить обмоточные данные катушки, если есть паспорт, нетрудно. В этом случае наматывают новую катушку, количество витков которой и сечение провода должны соответствовать паспортным данным.

Иногда приходится перематывать катушки электромагнитных аппаратов на напряжение, отличное от паспортного. Число витков в катушке, при котором четко срабатывают контактор и пускатель, можно считать прямо пропорциональным напряжению, подводимому к катушке, ибо на каждый виток должно приходиться определенное напряжение для четкости срабатывания аппарата, сечение же провода катушки — обратно пропорционально напряжению. При уменьшении сечения провода катушка может нагреваться до недопустимой величины, при увеличении же сечения ее габариты могут превзойти допустимые размеры.

Пересчет обмоточных данных катушек электромагнитных аппаратов (при сохранении их нормального объема) основан на следующих условиях.

1.Магнитный поток, создаваемый катушкой, а следовательно, ее намагничивающие силы должны оставаться неизменными IiWl=-I2w2=. Iw = пост., где 1и h—Wi, w%. — ток и число витков катушки при напряжениях в сети Uu U2.

2.Тепловые потери в катушке должны оставаться неизменными R,li=-R2ll. —R/2 = nocT., где /. R2. h, h — сопротивление и ток катушки при напряжениях в сети U], U2.

Пересчет катушек аппаратов постоянного и переменного тока на другие значения напряжений производим по формулам w2=wr (U2/Ut); d2=d, VUJU2, где d> и d2— диаметры проводов без изоляции соответственно при напряжениях Ui и U2.

При пересчете катушек аппаратов с одной продолжительности включения S3, % на другую продолжительность включения S32 % основные параметры катушек определяются из выражений:

; w2 = wi—для аппарата по-

d2 стоянного тока;

d2 = di]/: w2 = Щ — Для аппаратов пе-

» iJi 1/8ременного тока,

где du d2 и Ш], ш2 — диаметры проводов без изоляции и число витков соответственно для продолжительности включения S3X и S32.

Иногда приходится рассчитывать катушки заново или по известным размерам сердечника восстанавливать обмоточные данные, т. е. определять число витков и диаметр провода для заданного напряжения сети.

Обмоточные данные катушки переменного тока с достаточной для практики точностью можно рассчитывать по графику, приведенному на рис. 6. На графике по горизонтальной оси отложено значение , сечения стержня магнитопровода Qc в квадратных миллиметрах, а по вертикальной оси — число витков, приходящихся на 1 В рабочего напряжения, w0=w/U, где7-/ — напряжение сети, В.

Для расчета числа витков на 1 В рабочего напряжения катушки в зависимости от режима работы пользуются наклонными линиями, одна из которых соответствует длительному режиму работы S1 = 100 %, а другая — повторно-кратковременному режиму при S3— =40%. Количество витков катушки w = w0l>.

Для расчета диаметра провода необходимо учитывать так называемый коэффициент заполнения k3. Коэффициент заполнения показывает отношение суммарной площади поперечного сечения изолированных проводов к площади окна магнитопровода Qo. Он зависит от типа изоляции, формы и сечения провода и вида намотки. Коэффициент заполнения определяют по графику, приведенному на рис. 7, в котором промежуточная линия является средним значением коэффициента заполнения.

Вычислив сечение окна магнитопровода магнитной системы (рис. 8) и умножив его на коэффициент заполнения k3, получим площадь, занимаемую обмоткой,

Qo6m = k3loho — kaQo-

Когда известна площадь Q06M, можно определить число витков, приходящихся на 1 мм2 этой площади, шо =m»/Qo6m, где шо—число витков, приходящихся на 1 мм2 площади сечения обмотки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *