Определение предварительного значения индукции, плотности тока и площади поперечного сечения магнитопровода

Введение

Трансформатор - статически электрический аппарат, имеющий две и большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения. Трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей.

Трансформаторы, применяющиеся в электронных системах, как правило, относятся к категории маломощных трансформаторов. Проектирование трансформаторов малой мощности в сравнении с проектированием трансформаторов большой мощности имеет ряд особенностей, которые обусловлены следующим:

· существенное отличие конструкций трансформаторов малой мощности от трансформаторов большой мощности;

· большое многообразие режимов работы трансформаторов малой мощности;

· большое многообразие предъявляемых к трансформаторам малой мощности требований;

· более разнообразные условия эксплуатации трансформаторов малой мощности.

Указанные особенности привели к тому, что проектирование трансформаторов малой мощности рассматривается как обособленная область трансформаторостроения. При этом, процесс проектирования трансформаторов, однако имеет свои особенности, ограничения и допущения.

Выбор стали для магнитопровода и определение токов в обмотках трансформатора

Для выбора магнитопровода необходимо найти суммарную мощность вторичных обмоток:

S=S₁+S₂=100+25=125 ВА

При суммарной мощности вторичных обмоток более 100 ВА минимальной стоимости применяется броневой пластинчатый сердечник, собранный из Ш-образных пластин. Материал сердечника также определяется с учетом начальных условий: при минимальной стоимости и частоте 50 Гц используется горячекатаная сталь марки 1512 (Э42) с толщиной листов 0,35 мм. КПД магнитопровода – 85 %.

Рассчет тока в первичной и вторичных обмотках:
Активная и реактивная составляющая тока первичной обмотки:

I_1a= =0.555 A

Намагничивающий ток I_μ при частоте 50 Гц примем как (35÷50) % от I_1а

I_1p= =0.546 A

I₁= =0.79 A

Определение токов вторичных обмоток:

I₂= =0.4 A

I₃= =1.56 A

Данные расчёты показывают, что в данной работе в дальнейшем будет использоваться порядок расположения обмоток 2 – 1 – 3. Этот выбор обусловлен тем, что при одинаковой средней плотности тока диаметр провода будет пропорционален току в обмотке, а так как расчет трансформатора ведется на минимум стоимости, то обмотки следует располагать в таком порядке, чтобы ближе к магнитопроводу оказалась обмотка с тонким проводом.

Определение предварительного значения индукции, плотности тока и площади поперечного сечения магнитопровода

Предварительное значение магнитной индукции в стержне определяется по условиям: у броневого пластинчатого магнитопровода 1512 (Э42) и суммарной мощности 125 ВА оно приблизительно равно 1,35 Тл.

Допускаемая величина плотности тока в проводах обмоток трансформатора в значительной мере определяет его массу и стоимость.Чем выше плотностьтока в обмотках, тем меньше масса их материала и соответственно стоимость трансформатора. С другой стороны с увеличением плотности тока возрастают потери в обмотках и нагрев трансформатора. Для рассчитываемого трансформатора она равна 2 А/мм². Выбранное значение плотности тока в проводах обмоток принимается за среднее значение j_ср.

Расчет плотности тока в каждой обмотке:

j₁=j₂ = j_cp=2 А/мм²

j₃=0.925*j_cp=1.85 А/мм².

Определение предварительного поперечного сечения магнитопровода:

Q’_{с рас}=c* 1932 мм², где с=0,7 – постоянный коэффициент, α=6 – отношение массы стали к массе меди обмоток.

Полное поперечное сечение стержня (с учётом межлистовой изоляции):

Q_{с рас}= =2146 мм², где к_з=0,9 – коэффициент заполнения сердечника сталью.