Файл: Техническое задание Рассчитать силовой трансформатор для источника вторичного электропитания по следующим данным.docx

 А;

Тогда I₁ =  А.

Токи вторичных обмоток определяются по формулам:

I₂= , А; I₃= , А. I₂ =120/300=0.4 А;

I₃=50/18=2.7 (7) А;

Определение поперечного сечения и диаметра проволоки

Предварительное значение площади поперечного сечения намотки рассчитывается по следующей формуле:

q₁^/= , мм²;

q₂^/= , мм²;

q₃^/= , мм²;

где I1, I2 и I3 - токи в соответствующих обмотках, а A;

xsr - среднее значение плотности тока в обмотках, а/мм2.;

q1/, q2/, q3/ - предварительное значение площади поперечного сечения обмотки, мм2;

q1/=0,9608/3,5=0,27451 мм2;

q2/=0,4/3,5=0,11428 мм2;

q3/= 2,7777/3,5= 0,79365 мм2.

В соответствии со стандартным сечением и таблицей диаметров проволоки выбирается конечное сечение

q1 = 0,2376 м2, q2 = 0,1320 м2, q3 = 0,4495 мм2, те: d1 = 0,55 мм, d2 = 0,41 мм, d3 = 1,04 мм, те диаметр с изоляцией:

d1 и =0,60мм,

d2 и =0,45мм,

d3 =1,12мм.

Для токов до 500 В и до 1 ампера рекомендуется использовать провода марки PV-1 диаметром до 1...2 мм и марки PSD более 2 мм.

(Допустимая температура нагрева составляет 103°C).

Плотность тока в обмотках устанавливается в зависимости от выбранного сечения провода:

j₁= = 0,9608 /0,2376=4,04363 А/мм^2,j₂= =0,4/0,1320=3, (03) 

А/мм^2,j₃= =2, (7) /0,8495=3,269897 А/мм²

---

.
Определение поперечного сечения стержневого cердечника
Трансформатор Q. Поперечное сечение центрального полюса из расчета можно определить по формуле:

Q_{ст. расч}=C , см²

где S₁=U₁I_1 - полная мощность первичной обмотки трансформатора, ВА;

S₁=220·0,9608=211,36887 ВА;

U₁ - напряжение первичной обмотки, В;

I₁ - ток первичной обмотки, А;

С - постоянный коэффициент, который может быть принят для трансформаторов стержневого типа с прямоугольными катушками C=0,6

 =  - отношение массы стали G_ст к массе меди G_м. При расчёте на минимум массы трансформатора принимаем  =3

J_ср - плотность тока в обмотках.

Q_{ст. расч}=0,6·  =3,5416 см².

Полное поперечное сечение стержня (с учётом междулистовой изоляции) запишется:

Q^/_{ст. расч.} = , см²;

где К_ст. - коэффициент заполнения сердечника сталью;

Q^/_{ст. расч}=3,5416/0,91=3,8918 см².


Определение количества витков обмоток

трансформатора
Аппроксимацию эффективной ЭДС в обмотках трансформатора можно получить с помощью следующего уравнения:

Е₁=U₁ - (1-∆U₁%/100), В;

Е₂=U₂+ (1+∆U₂%/100), В;

Е₃=U₃+ (1+∆U₃%/100), В

где ∆U_i% - падение напряжения в соответствующей обмотке при нагрузке в процентах от его номинального значения.

Величина падения напряжения ∆U% зависит от многих факторов, включая состав магнитной цепи, величину рабочего напряжения, общую мощность вторичной обмотки и частоту сетевого тока.

∆U₁%=1 %, ∆U₂%=1,35 %, ∆U

---

₃%=1,65 %

Е₁=220· (1-1/100) =217,8 В;

Е₂=300· (1+1,35/100) =304,05 В;

Е₃=18· (1+1,65/100) =18,297 В.

Определяем ЭДС одного витка:

Е^/_В=4,44·f·В_max·Qст_{. расч.,} В,

Е^/_В=4,44·400·1,3·3,5416·10^-4 =0,8177 В.

Определите количество предварительных витков обмотки трансформатора:

W^/₁= , витков; W^/₂= , витков; W^/₃= , витков.

W^/₁=217,8/0,8177=266,4 витков;

W^/₂=304,05/0,8177=371,8450 витков;

W^/₃=18,297 /0,8177=23,3767 витков.

Получается, что количество витков низковольтной обмотки W/3 является дробью, поэтому округляем его до целого числа W3=24.

Е_b= Е^/_В  , В;

B_{c. расч.} =B_макс.  , Тл;

W₁=W₁^/ ;

W₂=W₂^/ .

Е_b=0,8177·23,3767 /24=0,762375 В

B_{c. расч.} =1,3·23,3767 /24=1,212073 Тл

W₁=266,3636·24/23,3767 =285,6862.

Принимаем W₁=286 витков.

W₂=371,8450·24/23,3767 =398,8195 витков.

Принимаем W₂=399 витков.

Определите напряжение вторичной обмотки на холостом ходу:

U₂₀=E_bW₂; U₃₀=E_bW₃; U₂₀=0,762375·399=304,05 В;₃₀=0,762375·24=18,297 В.


Определение области основного окна
Площадь окна сердечника F0, необходимая для размещения всех обмоток трансформатора, определяется по следующей формуле:

F₀=  см^2,

где q₁, q₂, q₃-площади поперечного сечения проводов обмоток трансформатора, мм²;

W₁, W₂

---

, W₃-соответствующие числа витков обмоток;

K_ок - коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой, равный 0,24.

F₀= (0,2376·286+0,1320·399+0,8495·24) /100·0,24=5,871 см².

---

Выбор сердечника трансформатора

Основные размеры сердечников:

h - Высота окна;

c - Ширина окна;

а - Ширина стержня;

b - Толщина пакета.

Так как стандартный ленточный сердечник подобрать не удаётся, то проектирование ведётся из расчёта на нестандартный сердечник. Для этого, приняв оптимальные отношения  =1,5 и   = 2,5 определяют размеры магнитопровода, см:
b= ;

h= ;

а= ;

с= . b= =2,4161 см;

а=2,4161/1,5=1,611 см;

h= =3,83122 см;

с=3,83122 /2,5=1,5325 см.

Размеры сердечника округляем до целых чисел:

b=22 мм;

h=41 мм;

а=14 мм;

с=19 мм.

Проверим выполнение соотношений:

Q_{ст. выбр.} =a·b ≈Q^/_{ст. расч.;}

h·c≥F₀;

,08_. ≈3,06

,871≥5,865

Произведём перерасчёт магнитной индукции, Т:

В_с. = В_{с. расч}  ;

В_с. =1, 1984·3,08/3,06 =1,3319.
Тип сердечника трансформатора:


 Стержневой ленточный магнитопровод

Проверка возможности размещения обмоток
Чтобы проверить пригодность ранее выбранного сердечника, определяют радиальную толщину обмотки трансформатора.

Количество витков первичной обмотки слоя 1n1 является следующим:

---