Определение числа витков обмоток

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Выбор магнитопровода

2. Определение числа витков обмоток

3. Определение потерь в стали и намагничивающего тока

4. Электрический и конструктивный расчет обмоток

5. Определение падения напряжения и КПД трансформатора

Заключение

Список используемой литературы

Реферат

 

Пояснительная записка курсового проекта содержит __ страницу, 4 рисунка, 1 таблицу и список наименований литературных источников.

В курсовом проекте в соответствии с заданием изложена методика расчета маломощного трансформатора с воздушным охлаждением.

Введение

 

Использование природных ресурсов немыслимо без преобразования одних видов энергии в другие.

Значительная часть энергии, запасенной в природе в виде химической энергии, ядерной энергии, энергии движения рек морей, энергии ветра и энергии излучения солнца, преобразуется в современном мире в электрическую энергию. Однако непосредственное преобразование тепловой, химической или атомной энергии в электрическую используется в очень ограниченных масштабах, так как на современном этапе развития техники оно не может быть осуществлено с достаточно малыми потерями и требует больших капитальных затрат. Поэтому предварительно энергия всех видов преобразуется в механическую с помощью тепловых или гидравлических машин и лишь затем преобразуется в электрическую энергию.

Преобразование механической энергии в электрическую или обратное преобразование выполняется с помощью электрических машин.

Электрические машины, действие которых основано на законе электромагнитной индукции, называются индуктивными. Это же явление положено в основу работы индуктивных преобразователей, предназначенных для преобразования электрической энергии с одними значениями (током, напряжением, частотой) в электрическую энергию с другими значениями параметров. Простейшим и наиболее распространенным индуктивным преобразователем, с помощью которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения, является трансформатор.

Трансформатор (от лат. transformo - преобразую), статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Первый в мире трансформатор был создан в 1876 г. известным русским электротехником и изобретателе П.Н. Яблочковым. Это был однофазный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом. Однофазный трансформатор с замкнутым магнитопроводом был разработан братьями Д. и Э. Гопкинсон 1884 г. в 1889 г. выдающийся русский ученый М.О. Доливо-добровольский предложил трехфазный трансформатор с пространственной магнитной системой и в 1891 г. - трехфазный трехстержневой трансформатор с расположением стержней в одной плоскости.

Большие возможности трансформаторов в отношении преобразования основных параметров электрической энергии переменного тока обуславливают чрезвычайно широкое распространение их в качестве составного элемента систем электроснабжения, автоматики, измерительной и вычислительной техники, связи.

Исходные данные

 

Вариант 7

.   Значения вторичных напряжений:

U₂ = 280 В

U₃ = 30 В

.   Значения нагрузок:

S₂ = 380 В · А

S₃ = 70 В · А

cos φ₂ = 0,9

cos φ₃ = 1,0

.   Рабочее напряжение:

U₁ = 127 В

.   Частота:

f = 400 Гц

.   Расчетное условие:

минимум массы

.   Отношение массы стали к массе меди:

÷ 3

Методика расчета трансформатора

Выбор магнитопровода

 

1.1 Определяем расчетную мощность трансформатора. Так как в нашем случае (S₂ + +S₃) >100 ВА, то расчетную мощность определим по формуле:

 

= 450 ВА.

 

Значение КПД выбрано в соответствии с табл.2,  (Методическое руководство по выполнению курсового проекта).

Выбираем конструкцию магнитопровода по величине расчетной мощности, частоте и максимальному напряжению. Учитывая, что в данном варианте U < 1000 В, f = 400 Гц и расчетная мощность выше 100 В. А, то рекомендуется использовать броневые трансформаторы при использовании, как пластинчатых, так и ленточных магнитопроводов. Выбираем трансформатор при использовании ленточного магнитопровода.

 

Рис.1.1 Конструкции однофазных магнитопроводов

 

Выбираем материал сердечника. Исходя из расчетного условия на минимум массы, выбираем марку стали сердечника - Э340 толщиной 0,15 мм.

маломощный трансформатор обмотка виток

1.4 По найденной величине S_р из табл.5-8 находим B_макс, j_ср, k_ок и k_ст. Таким образом, ориентировочное значение максимальной индукции составит B_макс = 0,97 Т, плотность тока j_ср = =2,48 А/мм², коэффициент заполнения окна k_ок = 0,29 и коэффициент заполнения магнитопровода k_ст = 0,9.

Определяем произведение сечения сердечника на площадь окна

 

 

где S_р - расчетная мощность трансформатора, ВА;

f - частота, Гц;

В_выбр - магнитная индукция, Т;

j_ср - плотность тока, А/мм2;

k_ок - коэффициент заполнения окна медью;

k_ст - коэффициент заполнения окна медью.

. Определяем отношение:

 

 

где a - отношение массы стали к массе меди;

С₁ - принимается равным для броневых трансформаторов 0,7.

 

 = 0,674

 = 1,011

 

Подставив крайние значения a, найдем пределы изменения величины

 

 0,674 ¸ 1,011

 

Выбираем типоразмер магнитопровода. Зная произведение  и пределы изменения , из табл. прил. П2 выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение произведения наиболее близко к требуемому, а значение лежит в требуемых пределах:

.

Для выбранного сердечника, а таковым является Ш20 ´ 40, выписываем:

площадь сечения -  = 8,0 см^2;

площадь окна -  = 10,0 см²;

ширина стержня - а = 20 мм;

толщина пакета - b = 40 мм;

ширина окна - с = 20 мм;

высота окна - h = 50 мм;

средняя длина магнитной силовой - l_ст = 17,14 см;

средняя длина витков - l_{в ср} = 18,4 см;

масса магнитопровода - G_ст = 0,99 кг.

Определение числа витков обмоток

 

2.1 Определение падения напряжения. Для оценки порядка расположения обмоток предварительно определяем их токи:

 

 А;  А;

 А.

 

Принимая во внимание то, что первой обычно наматывается сетевая обмотка, а затем вторичные - в порядке возрастания тогда первой будет обмотка с , второй с  и третьей .

Если падение напряжений на обмотках выразить в процентах от номинальных значений напряжений на соответствующих обмотках, то значения ЭДС примут вид:

 

;

;

.

 

Значения относительных величин падения напряжения в первичной и вторичных  и  обмотках трансформатора определены по величине S_р и f для выбранной конфигурации магнитопровода с учетом расчетных условии.

 

Электродвижущая сила на виток

 

=4,44 · 50 · 1,29 · 8 · 0,9 · 10^-4 = 0, 209 В.

 

. Число витков обмоток

 

576, 19, 1113,71,

32,25

 

Так как число витков низшего напряжения  получилось дробным, то его округлим до целого числа  и затем производим перерасчет числа витков других обмоток и магнитной индукции по формулам:

 

;

;

.

 

Для того чтобы напряжения U₂ и U₃ при номинальной нагрузке не отличались от заданных более чем ±2%, значения чисел витков вторичных обмоток, примем равными , .

 

.