Определение токов в обмотках трансформатора

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩШЕНИЯ

(МИИТ)

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

(ИТТСУ)

Кафедра «Электропоезда и локомотивы»

Курсовая работа

по дисциплине

«Электрические машины»

на тему:

 

«МАЛОМОЩНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ»

 

Выполнил: Якутин Д.Н.

. Проверил: Козырев А.И.

 

 

Москва, 2015

 

Содержание:

1. Введение

2. Расчет маломощных однофазных трансформаторов с воздушным охлаждением:

1. Определение токов в обмотках трансформатора

2. Выбор электромагнитных нагрузок – магнитной индукции и плотности тока

3. Определение основных размеров сердечника

4. Определение числа витков обмоток

5. Определение сечения и диаметра проводов обмоток

6. Определение площади окна, необходимой для размещения обмоток

трансформатора

7. Укладка обмоток на стержень и проверка размещения их в окне выбранного

сердечника

8. Определение средней длины витка обмоток

9. Вес меди обмоток

10. Вес стали сердечника

11. Потери в меде обмоток

12. Потери в стали сердечника

13. Определение тока холостого хода

14. Сопротивление обмоток и падение напряжения на них

15. Изменение напряжения при нагрузке

16. Коэффициент полезного действия

17. Проверка трансформатора на нагрев

18. Сводные данные расчета

 

 

Введение

К маломощным трансформаторам принадлежат трансформаторы, номинальная мощность которых находится в пределах от единиц, десятков вольт-ампер до 1000 вольт-ампер.

Наибольшее применение среди трансформаторов малой мощности имеют силовые трансформаторы, то есть трансформаторы, предназначенные для питания электрических цепей различных устройств и схем. Такие трансформаторы применяются в устройствах автоматики, телемеханики, связи, в радиотехнике и служат для питания различных целей управления, сигнализации, обмоток реле, для питания цепей анодов, накалов электронных и ионных приборов, схем с полупроводниковыми выпрямителями, магнитными усилителями и т.п.

Силовые трансформаторы малой мощности обычно выполняются однофазными, имеют воздушное охлаждение. Номинальное напряжение их обмоток не превышает 1000 в, то есть эти трансформаторы относятся к низковольтным. Частота питания их в большинстве случаев для трансформаторов общего применения f=50 Гц, но применяется так же повышенная частота f=400 Гц и выше обычно для трансформаторов специального назначения.

По конфигурации маломощные трансформаторы могут выполняться броневыми, стержневыми и тороидальными.

По конструктивному исполнению сердечники маломощных трансформаторов выполняются двух типов:

1) пластинчатые;

2) ленточные.

Для расчета маломощного силового трансформатора, предназначенного для питания различной нагрузки, исходными данными являются: номинальные (полные) мощности вторичных обмоток, номинальное напряжение первичной и номинальные напряжения вторичных обмоток; частота сети; коэффициенты мощности нагрузок вторичных обмоток.

В условиях практики особыми исходными условиями при проектировании могут быть: заданные габариты или вес трансформатора, специфические условия эксплуатации (температура окружающей среды, повышенная влажность, тряска, химические воздействия); особые условия по надежности, возможные пределы колебания первичного напряжения и допустимые изменения вторичного напряжения, режимы работы вторичных обмоток.

 

Определение токов в обмотках трансформатора

А. Определение токов во вторичных обмотках I₂ = S₂ / U₂ = 40/48 = 0,833 (А) I₃ = S₃ / U₃ = 65/36 = 1,805 (А)

Б. Определение тока в первичной обмоткеІ₁ = P₁₁ / (U₁ηcosφ₁ ) (А), где P₁₁ –активная суммарная мощность вторичных обмоток трансформатора, она равна: P₁₁= S₂cosφ₂ + S₃cosφ₃=40*0,95+65*0,9 =96,5 (ВТ) η -к. п. д. трансформатора, величина его определяется в результате расчёта. Здесь принимается предварительная величина, которая взята из таблицы 1 , с учётом S₁₁=S₂ + S₃= 40+65 =105 (ВА) -сумма полных мощностей всех вторичных обмоток. Исходя из того, что S₁₁=100 ВА, то η = 0,8 ÷ 0,9. Примем что η = 0,86; cosφ₁ –коэффициент мощности первичной обмотки: cosφ₁= I_1а / I₁ = I_1а / √(I_1а ² + I_1р² ),где I_1а , I_1р. – активная и реактивная составляющие тока первичной обмотки.

Для расчета I_1р. требуется взять предварительную величину намагничивающего тока I_оμ, которая для маломощных трансформаторов при частоте ƒ=50 Гц берётся в пределах 35 ÷ 50 % от I_1а при активной нагрузке и несколько меньшей при активно-индуктивной.

I_1а ≈ (S₂cosφ₂ + S₃cosφ₃ )/ (U₁η) = (40*0,95+65*0,9)/(220*0,86)=0,510 (А),

cosφ₂=0.95 → sinφ₂ = 0,31

cosφ₃ = 0.9 → sinφ₃ =0,44 Примем, что I_оμ = 0,37* I_1а = 0,37*0,510= 0.188 (А) I_1р= I_оμ+( S₂ sinφ₂₊S₃ sinφ₃)/(U₁η)=0.188 + (40*0,31+65*0,44)/ (0,86*220)=0,404(А), cosφ₁ = I_1a/ ( √I²_1a+I²_1p)=0,51/0,648=0,79

I₁= P₁₁/(√ U₁η cosφ₁) = 96,5/149,468=0,65 (А).