3.1 Расчет тороидального трансформатора

1. Выбираем конфигурацию магнитопровода

В соответствии с рабочей частотой выбирается материал и толщина пластины на основании таблицы 3.1-Виды магнитопроводов.

В качестве материалов для магнитопровода выбираем сталь ХВП с толщиной ленты 0.15мм.

2.Определение ориентировочных величин

Индукцию найденную по таблице 3.1 , уменьшаем на 5% для того , чтобы при увеличении напряжения питающей сети в заданных пределах (+5%) максимальная индукция не превышала табличное значение :

В=16500 (гс ) - индукция;

=4.0А/мм- плотность тока, на основании таблицы 4.1-Таблица плотности тока ;

k=0.22-коеффициент заполнения окна, из таблицы 3.3- Таблица зависимости коэффициента заполнения окна от конфигурации магнитопровода

k=0.88- коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью, из таблицы 3.4- Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.

3. По формуле (3.2) определяем произведение сечения стали магнитопровода на площадь его окна. Однозначно определяет требуемый типоразмер магнитопровода

SS=, (3.1)

Тогда , подставив значения , получим :

SS=8.8см².

4. Из таблицыП3-4-выбираем магнитопровод

S=1.27см²- активная площадь сечения магнитопровода

G= 125г- вес магнитопровода

= 12.8см - средняя длина магнитной силовой линии

P=186 В*А - мощность трансформатора

Габаритные размеры:

d=32мм

a=9.0мм

в=16мм

D=50мм

5. По формуле 3.4 находим ток первичной обмотки

I = , I = = , (3.2)

I = 0.478,

где -суммарная мощьность вторичных обмоток

=0.95 -из таблицы 3.6;

cos =0.1 -из таблицы 3.6.

6. По формулам (3.3)-(3.4) и таблице 3.7 находим число витков обмоток

=, (3.3)

E=U(1-) - Э.Д.С. первичной обмотки ; (3.4)

E=U (1-) - Э.Д.С. вторичных обмоток ; (3.5)

Где U и U для трансформаторов на 50Гц с максимальным напряжением на вторичной обмотке до 1000 В , работающих при =50С ,приведены в таблице 3.7 , но U берём на 10-20 % больше указанных так, как наружная обмотка :

U = 20 В ;

U = 0.84 В ;

U = 0.42 В ;

U= 0.175 В ;

U= 0.0525 В

тогда

= 473 витков =176В

= 65 витков ; =24.2В

= 32 витков ; =12.05В

= 14 витков ; =5В

= 4 витков . =1.5В

7. По формуле (3.7) и таблице 3.8находим ориентировочные значения величины плотности тока и сечения проводов обмотки .

S = , (3.6)

Где -плотность тока (по таблице 3.8 = 1.9-1.3 А/мм ) :

=3.6А/мм;=4.2 А/мм;=4.2 А/мм;=4.37А/мм;=4.4 А/мм;

S = 0.119 мм ;

S = 0.511мм;

S = 0.511мм;

S= 0.5027мм;

S= 0.6362мм

8. Выбираем сечения и диаметры проводов(марки ПЭВ-2)

Таблица 3.1

Выбираем стандартные сечения и диаметры проводов ПЭВ-1из таблицы 3.1-Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения.

Номинальный диаметр проволоки по меди , мм :

d=0.47 мм ;d= 0.83 мм ;

d = 0.83 мм ;d = 0,8 мм ;d = 0,9 мм ;

Максимальный наружный диаметр, мм:

d = 0,47мм

d = 0,92мм

d =0,92мм

d = 0,89мм

d = 0,99мм

Вес одного метра медной проволоки, г :

g=1.11г/м;

g=4.81 г/м;

g=4.81 г/м;

g=4.47г/м;

g=5.66г/м;

9. Определяем фактические плотности тока за формулой преведенной в

=3,6а/мм²

10. По формулам (3.7-3.8) определяем наружный и внутренний диаметры магнитопровода после изолировки его микалентой ЛМС-1 толщиной 0.1 мм вполуперекрышку. По наружной образующей тороида прокладываем один слой микаленты.

(3.7)

(3.8)

50+2(0,1+0,12)=50+20,3=50,6мм

32-20,1250/32=64-20,3125=31,375мм

По формулам (3.9-3.14) и определяем число слоев первичной обмотки по наружному диаметру тороида:

(3.9)

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

l =4730,471,15=255.6мм

X=3,14(50,6-0,47)=157.4мм

Х=24777.3мм

S=43,140,47255.6=1508.8мм²

Z=23,140,47=2.95мм

слоя

Определяем число слоев первичной обмотки по внутреннему диаметру:

у²=9998.66мм²

у=3,14(31,375+0,47)=99.99мм

слоя

Определяем диаметры трансформатора после укладки провода первичной обмотки:

50,6+220,471,15=52,76мм

32,375-230,471,15=28.13мм

Находим длину среднего витка первичной обмотки

P=2(a+b)

P=2(9+16)=50мм

Изоляцию первичной обмотки по наружному диаметру производим микалентной бумагой толщиной 0.02мм в четыре сложения вполуперекрышку. Определяем наружный и внутренний диаметры трансформатора после укладки междуслоевой изоляции:

Определяем число слоев обмотки по наружному диаметру тороида:

x² =26824.67мм²

k=1.15

Определяем число слоев вторичной обмотки по внутреннему диаметру.

у² =7974.7мм²

Определяем диаметры трансформатора после укладки провода вторичной

Находим длину среднего витка вторичной обмотки

9. Изоляцию вторичной обмотки по наружному диаметру производим микалентной бумагой толщиной 0.02мм в четыре сложения вполуперекрышку. Определяем наружный и внутренний диаметры трансформатора после укладки междуслоевой изоляции:

10. Определяем число слоев обмотки по наружному диаметру тороида:

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22. Находим окончательные размеры трансформатора после изоляции обмотки миколентной бумагой 0,02 мм по наружному диаметру одним слоем в четыре сложения с половинным перекрытием, после чего наружный периметр изолируем двумя слоями той же бумаги сложенной вдвое:

23.Окончательные габаритные размеры трансформатора с учетом коэффициента выпучивания определяем по формулам

24.Определяем потери в стали:

25. Определяем активную составляющую тока холостого хода

26 .Определяем реактивную составляющую тока холостого хода

27. Определяем ток холостого хода:

28. Определяем активное соединение обмоток

29. Определяем активные падения напряжения в обмотках трансформатора:

30. Определяем массу проводов, потери меди и КПД трансформатора:

.

31. Находим расчетный коэффициент:

32. Определяем поверхность охлаждения трансформатора