Тепловой расчет трансформатора
Превышение температуры трансформатора над температурой окружающей
среды
∆tT = PT*RT = 12.14 град
Установившаяся температура нагрева трансформатора
tT = t0 + ∆tT = 32.14 ºС < tTmax = 120 ºС
Условия для нормального теплового режима работы обеспечены
Конструктивный расчет трансформатора
В качестве основания для намотки обмоток трансформатора выбирается
гильза из жесткого изоляционного материала (картона, гетинакса, текстолита,
пластмассы). Соответственно намотка обмоток трансформатора – каркасная.
Ширина внутреннего прямоугольного отверстия изолирующей гильзы
aГ = а + 2*δр = 13.5 мм
где δр - величина радиального зазора между гильзой и несущим
катушку стержнем магнитопровода
Толщина гильзы в радиальном направлении
∆Г = 2 мм
Толщина щёчек
∆Щ=∆Г=2 мм
Габаритная высота какркаса
НГ = h - 2*δ0 = 48 мм
где δ0 - величина осевого зазора между торцевой поверхностью
гильзы и ярмом магнитопровода
План размещения обмоток в окне магнитопровода
Первой на гильзу наматывается первичная обмотка, а поверх нее поочередно
вторичная обмотка, работающие совместно с выпрямителем В1 и вторичная
обмотка, подключенная непосредственно к нагрузке Н31
Материал для выполнения межобмоточной изоляции, а также внутренней
и наружной изоляций катушки – кабельная бумага марки К-120 толщиной
βмо = 0.12 мм.
Число слоев изоляционного материала, наматываемого на гильзу
nКвн = U1/mK*175 = 0.36≈ 1
где mK - число стержней магнитопровода, несущих катушки и соответственно
катушек, для стержневого трансформатора mK = 2
Толщина изоляции на гильзе, т.е. внутренней изоляции катушки
∆Квн = nКвн*βмо = 0.12 мм
Высота слоя первичной обмотки при каркасной намотке
h1 = HГ – 2*∆Щ = 37 мм
Число витков в одном слое первичной обмотки
w1сл = ky*h1/d1из ≈ 115
Число слоев первичной обмотки в катушке
n1сл = w1/mK*w1сл ≈ 5
Максимальное действующее напряжение между соседними слоями первичной
обмотки
U1мс = 2*U1* w1сл / w1 = 25.6 В
Выбирается электроизоляционный материал для выполнения межслоевой
изоляции в первичной обмотке
При d1пр = 0.2 < 0.25 < 0.8 выбирается намоточная бумага ЭН-50,
β1мс=0.05 мм,
U1мсmax = 57 В
Число слоев межслоевой изоляции между соседними слоями первичной обмотки
n1мс = U1мс/U1мсmax ≈ 1
Толщина межслоевой изоляции между соседними слоями первичной обмотки
∆1мс = n1мс*β1мс = 0.05 мм
Толщина первичной обмотки в катушке с учетом межслоевой изоляции
а1 = kp*[n1сл*d1из + (n1сл-1)*∆1мс] = 1.9 мм
Напряжение, определяющее толщину межобмоточной изоляции между данной
обмоткой и предыдущей для вторичной обмотки, работающей совместно с
выпрямителем В2
U1/mK = 63.5 В
m21*U21/mK = 40.51 В
Отсюда U2мo1 = 63.5 В
Число слоев межобмоточной изоляции, поверх которой наматывается данная
обмотка
n2мо1 = 2
т.к. U2мо1 = 63.5 В < 250 В
Толщина межобмоточной изоляции, поверх которой наматывается данная
обмотка
∆2мо1 = n2мо1*βмо = 2*0.12 = 0.24 мм
Высота слоя обмотки
h21 = h1 = 37 мм
где ∆h2,3 - приращение толщины концевой изоляции каждой из вторичных
обмоток по отношению к концевой изоляции предыдущей обмотки
Число витков в одном слое обмотки
w2сл1 = ky*h21/d2из1 ≈ 95
Число слоев вторичной обмотки
n2сл1 = m21*w21/mK*w2cл1 ≈ 6
Максимальное действующее напряжение между соседними слоями обмотки
U2мс1 =2*U21*w2сл1/w21 = 15.3 В
Выбирается электроизоляционный материал для выполнения межслоевой
изоляции во вторичной обмотке
При d2пр1 = 0.2<0.31< 0.8 выбирается намоточная бумага ЭН-50,
β2мс1 = 0.05 мм,
U2мсmax1 = 57 В
Число слоев межслоевой изоляции между соседними слоями обмотки
n2мс1 = U2мс1/U2мсmax1 ≈ 1
Толщина межслоевой изоляции между соседними слоями обмотки
∆2мс1 = n2мс1*β2мс1 = 0 мм
Толщина вторичной обмотки в катушке с учетом межслоевой изоляции
а21 = kp*[n2сл1*d2из1 + (n2сл1 – 1)*∆2мс1] = 2.4мм
Напряжение, определяющее толщину межобмоточной изоляции между данной
обмоткой и предыдущей для вторичной обмотки, подключенной непосредственно
к нагрузке Н31
U21/mK = 40.5В
m21*U21/mK = 10 В
Отсюда U3мo1 = 40.5 В
Число слоев межобмоточной изоляции, поверх которой наматывается данная
обмотка
n3мо1 = 2
т.к. U3мо1 = 40.5 В < 250 В
Толщина межобмоточной изоляции, поверх которой наматывается данная
обмотка
∆3мо1 = n3мо1*βмо = 2*0.12 = 0.24 мм
Высота слоя обмотки
h31 = h1 = 37 мм
Число витков в одном слое обмотки
w3сл1 = ky*h31/d3из1 ≈ 95
Число слоев вторичной обмотки
n3сл1 = w31/mK*w3cл1 ≈ 2
Максимальное действующее напряжение между соседними слоями обмотки
U3мс1 = U31/ mK = 10В
Выбирается электроизоляционный материал для выполнения межслоевой
изоляции во вторичной обмотке
При d3пр1 = 0.2 < 0.35 < 0.8 выбирается намоточная бумага ЭН-50,
β3мс1 = 0.05 мм,
U3мсmax1 = 57 В
Число слоев межслоевой изоляции между соседними слоями обмотки
n3мс1 = U3мс1/U3мсmax1 = 1
Толщина межслоевой изоляции между соседними слоями обмотки
∆3мс1 = n3мс1*β3мс1 = 0.05 мм
Толщина вторичной обмотки в катушке с учетом межслоевой изоляции
a31 = kp*[n3сл1*d3из1 + (n3сл1 – 1)*∆3мс1] = 0.86 мм
Число слоев изоляционного материала наружной изоляции катушки
nKн ар = 2
при U31/mK = 20/2 = 10 В < 370 В
Толщина наружной изоляции катушки
∆Кн ар = nКн ар*βмо = 2*0.12 = 0.24 мм
Толщина катушки в радиальном направлении с учетом изоляции на гильзе,
межобмоточных изоляций и наружной изоляции катушки
аК = ∆Квн + а1 + ∆2мо1 + а21 + ∆3мо1 + а31 + ∆Кн
ар =
= 6 мм
Ширина свободного промежутка в окне магнитопровода – для броневого
трансформатора зазор между наружной боковой поверхностью катушки и боковым
стержнем магнитопровода
δ = с – (δр + ∆Г + aK) = 20 – 2*(0.5 + 2 + 6) = 3
мм
Метод эквивалентного генератора
Метод эквивалентного генератора, основанный на теореме об активном двухполюснике
(называемой также теоремой Гельмгольца-Тевенена), позволяет достаточно просто
определить ток в одной (представляющей интерес при анализе) ветви сложной линейной
схемы, не находя токи в остальных ветвях. Применение данного метода особенно
эффективно, когда требуется определить значения тока в некоторой ветви для различных
значений сопротивления в этой ветви в то время, как в остальной схеме сопротивления,
а также ЭДС и токи источников постоянны.
Теорема об активном двухполюснике формулируется следующим образом: если активную
цепь, к которой присоединена некоторая ветвь, заменить источником с ЭДС, равной
напряжению на зажимах разомкнутой ветви, и сопротивлением, равным входному сопротивлению
активной цепи, то ток в этой ветви не изменится.