Кривая намагничивания стали 3414

B, Тл		0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

*Примечание. Напряженности магнитного поля указаны в А/м.

26. Изменение напряжения на звжимах вторичной обмотки при изменении нагрузки

 

, %

 

где – коэффициент нагрузки.

При . , %.

 

Таблица 5

Кривые намагничивания

Листовой электротехнической стали марок 1512,1514

B, Тл		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

*Примечание. Напряженности магнитного поля указаны в А/м.

 

27. Принципиальные схемы обмоток однофазного трансформатора. Схема соединения обмоток выбрана в п.5 в соответствии с заданием и рис. 5.

Рассматриваемые трансформаторы являются понижающими трансформаторами и работают в условиях изменения первичного напряжения. При изменении первичного напряжения регулировочные ответвления целесообразно выполнять на первичной обмотке так, чтобы при изменении этого напряжения отношение (и, следовательно, магнитный поток) оставалось неизменным. Обычно корабельные трансформаторы имеют 3 – 4 ответвления, которые позволяют изменять вторичное напряжение на ±2 и ±5% от номинального. Обозначения выводов трансформатора указаны на рис. 5.

 

ПРИМЕР РАСЧЁТА ОДНОФАЗНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА

 

Дано:

 

S_н = 5000 ВА, U_1н = 380 В, U_2н = 220 В, f_н = 50 Гц.

Трансформатор однофазный, брызгозащищённого исполнения.

 

1. Сечение сердечника

 

 

см²

 

см²

 

Принимаем S_с = 66 см². Выбираем стержневой трансформатор с гнутым стыковым магнитопроводом, собранным из листовой электротехнической стали Э330 толщиной 0,35 мм.

2. Определяем размеры сторон сердечника магнитопровода.

Задаёмся . Тогда

 

 

см

 

см

 

Окончательно

 

см²

 

см².

 

3. Числа витков первичной (w₁) и вторичной (w₂) обмоток

 

а)

 

витков

 

б)

 

витков

 

4. Номинальные токи трансформатора

 

а)

 

А

 

б)

 

А

 

5. Выбираем схему соединения обмоток в соответствии с заданием и рекомендациями, указанными на рис. 5. Из рис. 5 видно, что для всех трансформаторов обмотки ВН и НН делятся на 2 части (катушки) с одинаковым числом витков на обоих стержнях. В подавляющем большинстве случаев катушки соединяются параллельно (кроме трансформатора ОВ-0,25-0,4). Поскольку число витков на стержнях трансформаторов равно w₁ и w₂, то сечение меди каждой катушки обмоток ВН и НН следует определять по току, равному половине номинального.

6. Предварительные значения сечения проводников первичной и вторичной обмоток

 

а)

 

мм²

 

б)

 

мм²

 

7. Окончательные размеры проводников обмоток

 

а) ,

 

, провод марки ПСДК,

 

б) .

 

Отношение , т.е. удовлетворяет требованиям технологии укладки обмотки

 

.

 

Толщина изоляции проводников выбрана в соответствии с таблицей 3.3.

8. Плотности тока в обмотках (окончательно)

 

а)

А/мм²,

 

б)

 

А/мм².

 

9. Сечение окна магнитопровода

 

 

см²

 

10. Выбираем размеры окна (высоту и ширину)

 

 

см,

 

 

см.

11. Определим число витков катушек обмотки ВН (первичной) и НН (вторичной), размещённых в одном слое по высоте стержня:

а) для обмотки ВН

 

 

витков

 

б) для обмотки НН

 

 

витков

 

Толщина изоляции по высоте принята равной 14 мм в соответствии с рекомендациями п.10.

12. Высота обмоток ВН и НН

 

а)

 

мм

 

б)

 

мм

 

в) средняя высота катушек ВН и НН

 

 

мм

 

13.Число слоёв обмоток на один стержень по ширине

 

а)

 

 

б)

 

 

14. Толщина катушек по ширине.

Располагаем катушки НН ближе к сердечнику магнитопровода, снаружи размещаем обмотку ВН, так как последняя имеет большее, чем обмотка НН количество выводов – отводов, предназначенных для регулирования напряжения путем изменения числа витков. Ширина двух катушек равна:

а) для обмотки ВН

 

 

мм

 

б) для обмотки НН

 

 

мм

 

в) общая ширина катушек и изоляции

 

 

мм

 

.

 

Изменим значение b_ок до 66 мм = 6,6 см, а высоту окна оставим равной 15,4 см. Следовательно,

 

 

см².

 

Коэффициент заполнения окна

 

 

 

т.е. находится в пределах нормы.

16. Линейная нагрузка

 

 

А/см,

 

т.е. А/см.

17. Вычерчиваем эскиз трансформатора на миллиметровой бумаге в соответствующем масштабе. При выборе масштаба следует руководствоваться соображениями, чтобы размер 10 см £ h_к + 2 × а_с £ 20 см.

18. Масса меди обмоток трансформатора

 

а)

 

кг

 

б)

 

см³

 

 

см³

 

в)

 

см,

 

 

см,

 

г)

 

мм,

 

 

мм.

 

19. Масса стали трансформатора

 

а)

 

кг,

 

б)

 

см³

 

в)

 

см.

 

20. Отношение между массами стали и меди

 

 

,

 

т.е. соответствует рекомендованному значению

21. Общая масса активных и конструктивных материалов

 

 

кг

 

22. Активные сопротивления обмоток

а) обмотки ВН

 

 

Ом,

 

б) обмотки НН

 

 

Ом

 

23. Индуктивные сопротивления обмоток

а) обмотки ВН

 

 

Ом

 

б) обмотки НН

 

 

 

24. Потери энергии и КПД при :

а) потери в меди первичной обмотки

 

 

Вт;

 

б) потери в меди вторичной обмотки

 

 

Вт;

 

в) суммарные потери в меди

 

 

Вт;

 

г) потери в стали

 

 

Вт

 

д) КПД при ,

 

 

т.е. 97,2%.

 

КПД находится в рекомендуемых в п.4 пределах.

25. Ток холостого хода и его составляющие:

а) реактивная составляющая тока холостого хода (намагничивающий ток)

 

 

А,

 

где Н – напряженность магнитного поля в сердечнике магнитопровода, найденная по таблице 3.4

при Тл, А/см или 350 А/м;

б) активная составляющая тока холостого хода

 

 

А

 

в) ток холостого хода

 

 

А

 

т.е. составляет

 

 

что соответствует указанным в п.25 значениям тока холостого хода.

26. Напряжение короткого замыкания и его составляющие:

а) активная составляющая напряжения короткого замыкания

 

 

,

 

где

 

 

Ом;

 

б) реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

 

 

 

где

 

 

Ом;

 

в) напряжение короткого замыкания

 

 

,

 

т.е. находится в пределах рекомендуемых значений.

27. Изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки при нагрузке трансформатора при и

 

.

 

28. Принципиальная схема соединения обмоток трансформатора представлена на рис. 5.

 

Контрольные вопросы

1. Из каких частей состоит трансформатор? Как устроены его магнитопровод и обмотки?

2. Что представляют собой конструкции водозащищенного и брызгозащищенного исполнений трансформаторов?

3. Какие данные входят в паспорт трансформатора?

4. Какие материалы применяются для изготовления сердечников?

5. Как записать уравнения ЗДС и МДС трансформатора?

6. Какие преимущества дает применение схемы замещения?

7. Что называют приведенным трансформатором?

8. Как связаны реальные и приведенные величины токов, напряжений, со п роти вле н и й.

9. Как выглядит векторная диаграмма трансформатора при нагрузке, в режимах холостого хода и короткого замыкания?

10. Что называют аварийным и испытательным режимом короткого замыкания?

11. Что такое напряжение короткого замыкания? Как изменяются внешние характеристики трансформатора при изменении напряжения короткого замыкания?

12. Как изменится режим работы трансформатора, если частота первичной сети уменьшилась (увеличилась)?

13. Как изменится режим работы трансформатора, если напряжение сети увеличилось (уменьшилось)?

14. Как изменится режим работы трансформатора, если при его сборке был оставлен повышенный воздушный зазор?

11. Какими способами регулируют напряжение на зажимах вторичной обмотки?

16. Как добиться максимального КПД трансформатора?

17. Что характеризуют индуктивные сопротивления рассеяния, короткого замыкания и намагничивающего контура?