Расчет однофазного трансформатора

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    67,03 Кб
  • Опубликовано:
    2016-05-18
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Расчет однофазного трансформатора

Севастопольский Национальный Университет Ядерной Энергии и Промышленности











Контрольная работа

на тему: «Расчет однофазного трансформатора»

по дисциплине: электрические машины

Выполнил: Юнусов Ф.У.

Проверил: Шайтор Н.М.





Севастополь, 2014

Исходные данные

Показатели

Обозначение.

Данные

Основные данные

1

Номинальная мощность вторичной обмотки

Р

2500Вт

2

Номинальное напряжение первичной обмотки

U

380В

3

Номинальное напряжение вторичной обмотки

U

230В

4

Номинальная частота тока

f

50Гц

Дополнительные данные (для данного типа и мощности трансформатора)

1

Коэффициент мощности нагрузки вторичной обмотки

Cosφ

1,0

2

Отношение массы стали к массе меди

α

4

3

Коэффициент заполнения сечения сталью

Кз

0,86

4

Отношение высоты окна к ширине окна магнитопровода.

k

2

5

Коэффициент заполнения окна медью

К0

0,25

6

Общая толщина изоляции по высоте окна магнитопровода

Δh

14 мм

7

Число стержней, несущих обмотки

nc

2 шт.

8

Удельное сопротивление меди

ρ

0,018 Ом·мм2

9

Температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при нагреве до 75о С.

Кt

1,24

10

Магнитная постоянная

μ0

4π·10-7

Удельные потери в стали при индукции 1,5 Т и частоте 50 Гц

рс

0,8


1. Выбор исполнения трансформатора и типа магнитопровода

Т.к. вторичная обмотка трансформатора имеет мощность 2,5 кВА, а номинальная рабочая частота равна 50 Гц, то трансформатор по исполнению принимаем как водозащитный. Магнитопровод - гнутый стыковой.

. Определение токов

Ток вторичной обмотки


КПД трансформатора. Согласно графику КПД трансформатора принимаем равным 0,95(ηн = 0,95)

Составляющие тока первичной обмотки:


По графику выбираем процентное значение тока ХХ. (I0% = 9%).

Реальное значение тока холостого хода равно:


Коэффициент мощности первичной обмотки Cosφ:

Поскольку , то второй составляющей реактивного тока I1рн можно пренебречь, т.е. I1рн = I0.


Ток первичной обмотки.


. Выбор индукции магнитопровода и плотности тока в обмотках

Т.к. для трансформатора выбран гнутый стыковой магнитопровод, то индукцию магнитопровода принимаем равной 1,52Т (BS = 1,52Т).

Плотность тока в обмотках

Трансформатор имеет небольшую мощность 2,5 кВА, поэтому плотность тока для I и II обмоток предварительно принимаем:

δ1 = 2,5 А/мм2; δ2 = 2,5 А/мм2.

. Сечения стержня и ярма магнитопровода

Поперечное сечение стержня


Поперечное сечение ярма

Т.к. магнитопровод гнутый стыковой, то Sя = Sс = 4475 (мм²)

Геометрические поперечные сечения с учетом коэффициента заполнения сечения сталью


Размеры сторон геометрического поперечного сечения стержня (см. рис. 1).


.


Высота ярма.

hя = ас = 63,26 мм.

5. Число витков обмотки

ток трансформатор обмотка индукция

Падение напряжения.

ΔU% = 3 %. Число витков I обмотки.


Напряжение на один виток первичной обмотки при нагрузке.


Для вторичной обмотки напряжение на виток , поскольку обе обмотки сцеплены с одним и тем же магнитным потоком.

Число витков вторичной обмотки.


Значения w*1 и w2 округляем значение до ближайшего целого.

w*1 = 213 витка;w2 = 129 витков.

Рассчитаем дополнительные секции I обмотки.

Первичная обмотка (ВН) должна иметь две дополнительные секции и соответственно два вывода для регулирования напряжения.

Ступени напряжения и соответствующие им зажимы на панели выводов показаны в таблице 1.

Таблица 1




АХ3

АХ2

АХ1




Число витков на каждую ступень.


Окончательное значение числа витков первичной обмотки.


Значение w1 округляем значение до ближайшего целого. w1 = 224 витка.

. Сечение проводов обмоток

Выбираем схему соединения обмоток (рис. 2).

Предварительный расчет поперечных сечений проводов обмоток.

Обмотки ВН и НН делятся на две части (катушки) с одинаковым числом витков и располагаются на обоих стержнях каждая.



Выбор сечения и размеров проводов.

Руководствуясь условиями выбора проводов по таблицам 3.3 и 3.4 выбираем сечения и размеры проводов обмоток.

Двустороннюю толщину изоляции, указанную в таблице 3.3 и 3.4, увеличиваем на 0,1 мм, чтобы учесть неплотность укладки.- обмотка: (q1 = 1,391 мм2)

круглый провод Ø 1,35 мм;

сечение q1 = 1,43 мм2;

толщина изоляции (двухсторонняя) 0,27 мм;

толщина изоляции увеличенная 0,37;

диаметр провода с изоляцией d1из = 1,35+ 0,37 = 1,72 (мм).- обмотка: (q2 = 2,174 мм2)

Круглый провод Ø 1,68 мм;

сечение q2 = 2,22мм2;

толщина изоляции (двухсторонняя) 0,27 мм;

толщина изоляции увеличенная 0,37 мм;

размеры сечения провода с изоляцией

d2из = 1,68 + 0, 37 = 2,05 (мм);

Уточнение значения плотности тока в обмотках.


7. Укладка обмоток на стрежнях

Определение высоты окна магнитопровода h и ширины окна b.

Поперечные сечения проводов обмоток.

q1п = q1·2 =1,43·2 = 2,86(мм);

q2п = q2·2 = 2,22·2 =4,44(мм).

Высота окна магнитопровода h и ширина окна b.


Число витков в обмотке в одном слое.

Число слоев обмоток на один стержень.


Значения n и m округляем до ближайшего большего целого числа.

n1 = 49 витков;n2 = 41 витков; m1 = 6 слоев;m2 = 3 слоя.

Размеры обмотки ВН и НН.

По ширине окна.

hk1 = n1·d1из = 49·1,72 =84,28 (мм);

hk2 = n2·d2из = 41·2,05= 84,05 (мм).

По высоте окна.

bk1 = m1· (d1из + 0, 1) = 6· (1,72 + 0,1) = 10,92 (мм);

bk2 = m2· (d2из + 0, 1) = 3· (2,05 + 0,1) = 6,45 (мм).

Расчет укладки обмоток в окне

Условное обозначение

Наименование размеров

Размеры, мм



по высоте окна

по ширине окна

ВН

Размеры обмотки ВН

hk1 = 84,28

2bk1 = 21,84

НН

Размеры обмотки НН

hk2 = 84,05

2bk2 = 12,9

Зазор на укладку-




Разбухание изоляции после пропитки




Каркас (прокладка), стеклотекстолит




Наружная изоляция катушек, стеклолакоткань




Изоляция между обмотками ВН и НН-




Зазор между катушками соседних стержней=9,0




Клин, стеклотекстолит

Охлаждающие вентиляционные промежутки

Общая толщина изоляции













Уточнение размеров окна h и b, значений коэффициента формы окна k и коэффициента заполнения окна медью К0.


hk = hk2 = 84,28 (мм).

h = hk + Δh = 84,28 + 14 = 108,28 (мм);

b = 2bk1 + 2bk2 + Δb = 21,84+12,9+ 32 = 66,74 (мм);

k = h / b = 108,28/66,74 = 1,622;


. Проверка трансформаторов на нагрев

Линейная нагрузка.


Трансформатор полностью удовлетворяет условиям проверки на нагрев, т.к. AS  300 А/см.

9. Масса активных материалов

Масса меди обмотки.

Средняя длина витков обмоток.


Масса меди обмотки.

;

;

.

Масса стали трансформатора.

Площадь поперечного сечения сердечника.

Sc = bc·ac = 82,243·63,26 = 5203(мм2).

Средняя длина сердечника.

lс ср = 2· (h + b + 2ac · Kp) = 2·(108,28+ 66,74+ 2·63,26·0,7) = 527,168 (мм).

Масса стали магнитопровода.

.

Соотношение между массами стали и меди.

α = Gc / Gм = 20,98 / 4,318 = 4,859

Условие соотношения масс стали и меди выполняется, т.к. величина α = 4,859 укладывается в диапазон 2 - 5.

10. Определение параметров

Активные сопротивления обмоток.

;

.

Индуктивные сопротивления обмоток.

Индуктивность обмоток.


Индуктивные сопротивления обмоток.

.

Активное, индуктивное и полное сопротивление короткого замыкания трансформатора.


11. Потери в трансформаторе и его КПД

Потери в меди обмоток.

.

Потери в стали.

Отношение потерь в меди к потерям в стали.

Рм / Рс = 66,03 /38,777 = 1,703.

КПД трансформатора.


Расчетное (95,98 %) и выбранное по рисунку 3.2 (96 %) значения КПД отличаются на 0,02%.

12. Ток холостого хода

Активная составляющая тока ХХ.


Реактивная составляющая тока ХХ.

Напряженность магнитного поля в стержне.

Нс = 414 А/м.

Средняя длина пути магнитного потока.

.

Реактивная составляющая тока холостого хода трансформатора.


Полный ток холостого хода.

.

Отношение тока холостого хода к номинальному току.

В пределы 0, 15 - 0, 02 укладывается.

13. Напряжение короткого замыкания

Активная составляющая.


Реактивная составляющая.


Напряжение КЗ.


Напряжение на зажимах вторичной обмотки при нагрузке.


Значение U % можно принять равным напряжению короткого замыкания uк % = 2,943%.

Эскиз магнитопровода и размещение обмоток (в двух проекциях).

Вывод

В данной работе был рассчитан однофазный трансформатор с номинальной мощностью в 2500 кВт, с напряжением на первичной обмотке 380 В, а во вторичной обмотки 230 В.

Полученные в результате расчета данные:

Число витков первичной обмотки 224 шт , во вторичной - 129 шт

Масса меди обмоток - 4,318 кг

Масса стали магнитопровода - 20,98 кг

Напряжение к.з - 2,943%

Полный ток х.х - 0,697А

Похожие работы на - Расчет однофазного трансформатора

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!