Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Магнитопровода типа ОЛ 16/26-10




Конструктивные и расчетные размеры кольцевого ленточного

  Внутренний диаметр h, мм   Наружный диаметр H, мм   Ширина ленты b, мм Площадь сечения магнито­провода S мп, см2 Площадь се­че­ния маг­ни­то­про­­­во­да, ум­но­жен­ная на пло­­щадь окна S мп S ок, см4 Средняя дли­на маг­нит­ной сило­вой линии l мп, см   Средняя длина вит­ка l в, см   Масса магнитопро-вода, кг, не более
      0, 5 1,0 6,5 3,6 0,0216

Пример 5.15. Рассчитать оптимальное значение индукции В м в магнитопроводе трансформатора статического преобразователя напряжения, соответствующее минимальной массе трансформатора при следующих исходных данных:

Р н, ВА А, А×см/В×с1/2 f п, Гц V с, см3 D Т, К к доб к т
38,1 76,25 104 3,25     1,4

Обозначения. Р н - номинальная мощность трансформатора; А - коэффициент потерь; f п – частота основной (первой) гармоники напряжения на входе транс­форматора; V с – объем магнитопровода; D Т – температура перегрева трансформатора; к доб- коэффициент, учитывающий поверхностный эффект; к т – коэф­фициент, характеризующий увеличение сопротивления провода намотки вследствие нагрева трансформатора

Решение.

Оптимальное значение индукции в магнитопроводе, соответствующее минимуму мощности потерь (при Р с = Р м), рассчитывается по формуле

, В×с/cм2, (5.33)

где все переменные и коэффициенты, входящие в формулу, определены выше. При таком значении индукции в магнитопроводе, при прочих равных условиях, трансформатор имеет минимальные объем и массу.

1. По формуле (5.33) находим оптимальное значение индукции в магнитопроводе, соответствующее минимальной массе трансформатора:

В×с/cм2.

Ответ. В м 0,45 Т.

Пример 5.16. Рассчитать число витков обмоток трансформатора статического преобразователя напряжения (рис.5.5) при следующих исходных данных:

Напряжение источника питания Е, В B м, Т f п, Гц S мп см2 к с U кэ нас, В Напряжения в обмотках U м i, В
  1,06 104 0,5 0,75   U м2 = 92 U м3 = 8,5 U м N б = 2,8

Обозначения. Е – напряжение источника питания; B м - максимальное значение индукции в магнитопроводе; f п – частота основной (первой) гармоники напряжения на входе транс­форматора; S мп– поперечное сечение магнитопровода; к с – коэффициент заполнения магнитопровода сталью; U кэ нас- напряжение на переходе эмиттер-коллектор в режиме насыщения транзистора; U м N б – действующие напряжения в базовых обмотках.

Решение.

Определение числа витков обмоток трансформатора производится на основании формулы:

, (5.34)

где Ui – действующее значение напряжения в i -й обмотке.

Число витков половины первичной (коллекторной) обмотки трансформатора N к (см. рис. 5.5) определяется из выражения

. (5.35)

1. В нашем случае

витка.

2. Число витков остальных обмоток трансформатора рассчитаем по формуле (5.34):

витков; витков;

витка.

Ответ. N 1 133; N 2 58; N 3 5; N б 2.

Пример 5.17. Рассчитать значение потерь в меди Р м в проводах обмоток трансформатора статического преобразователя напряжения при следующих исходных данных:

Р н, ВА f п, Гц V с, см3 к доб к т В м ×104, В×с/см2
38,1 104 3,25   1,4 0,45

Обозначения. Р н - номинальная мощность трансформатора; f п – частота основной (первой) гармоники напряжения на входе транс­форматора; V с – объем магнитопровода; к доб- коэффицент, учитывающий поверхностный эффект; к т – коэф­фициент, характеризующий увеличение сопротивления провода намотки вследствие нагрева трансформатора; B м - оптимальное значение индукции в магнитопроводе.

Решение.

Оптимальные потери в проводах обмоток P мрассчитываются по формуле

, Вт, (5.36)

где к доб 2; к т 1,4.

1. По формуле (5.36) определяем ориентировочные потери в меди для оптимального значения индукции В м в магнитопроводе:

Вт.

Ответ. Р м =0,45 Вт.

Пример 5.18. Рассчитать значение потерь в стали Р с в магнитопроводе трансформатора статического преобразователя напряжения при следующих исходных данных:

f п, Гц V с, см3 к доб к р В м ×104, В×с/см2 р о a b gн
104       0,45 4,3×10-2 1,3 1,7 1,2

Обозначения. f п – частота основной (первой) гармоники напряжения на входе транс­форматора; V с – объем магнитопровода; к доб- коэффициент, учитывающий поверхностный эффект; к р 1,5¼2 – коэффициент резки; B м - оптимальное значение индукции в магнитопроводе; р о – удельные потери в стали, Вт/см3; a и b – коэффициенты; gн 1,2 – коэффициент несинусоидальности, учитывающий увеличение потерь в магнитопроводе вследствие появления высших гармоник.

Решение.

Потери в стали Р сопределяются по формуле

Р с= р 'gн к р V c, Вт, (5.37)

где р ¢ = р о(f п/ f *)a(B м/ B м*)b – потери мощности в единице объема магнитопровода, Вт/см3; f *= 1000 Гц; B м*= 10–4 В×с/см2 = 1 Т.

1. По формуле (5.36) рассчитаем величину потерь в стали:

Р c= 4,3×10–2(104/103)1,3(1,06/1)1,71,2×3 3,41Вт,

где значение коэффициента резки к рпринято равным единице.

Ответ. Р с =3,41 Вт.

Пример 5.19. Рассчитать значение оптимальной плотности тока j в обмотках трансформатора статического преобразователя напряжения при следующих исходных данных:

Р м, Вт V с, см3 r, Ом×см к м к доб к т
0,45   1,75×10–6 0,25   1,4

Обозначения. Р м – потери в проводах обмотки; V с – объем магнитопровода; r – удельное сопротивление медного провода; к м– коэффициент заполнения окна магнитопровода; к доб- коэффициент, учитывающий поверхностный эффект; к т – коэф­фициент, характеризующий увеличение сопротивления провода намотки вследствие нагрева трансформатора.

Решение.

Значение плотности тока j в проводах обмоток рассчитывается по форму­ле

, А/см2, (5.38)

где r – удельное сопротивление медного провода.

1. Подставляя в форму­­лу (5.38) исходные данные задачи, получим:

А/см2 = 2,52 А/мм2.

Ответ. j =2,52 А/мм2.

Пример 5.20. Рассчитать сечения проводов обмоток обмотках трансформатора статического преобразователя (рис. 5.5) и выбрать стандартные провода обмоток при следующих исходных данных:

Е, В Р н, ВА γ,   η   j, А/мм2 Токи в обмотках I м i, А
  38,1   0,85 2,52 I м2 = 0,3 I м3 = 1,0 I м N б = 0,2

Обозначения. Е – напряжение источника питания; Р н– номинальная (габаритная) мощность трансформатора; γ– скважность импульсов, вырабатываемых инвертором; η – коэффициент полезного действия трансформатора,; j – оптимальное значение плотности тока в обмотках; I м N б –токи базовых обмоток;

Решение.

Сечение проводов обмоток qi определяется по формуле (5.9). При определении сечения провода первичной обмотки q 1 приближенное значение тока I 1 первичной обмотки рассчитывают по форму­ле (5.10). Диаметр провода без изоляции i -й обмотки d o i вычисляем из соотношения (5.11).

По рассчитанному сечению провода qi в справочнике вы­бираем ближайшее стандартное значение сечения q из i и значение диаметра провода в изоляции d из i, мм. В качестве обмоточного провода на повышенных частотах применяются одножильные провода марок ПЭЛШО, ПЭЛО, ПЭТВЛО, ПЭЛШКО, ПЭВТЛЛО и многожильные – марок ЛЭШО, ЛЭЛО, ЛЭТЛО с дополнительной шелковой или синтетической изоляцией поверх лакового слоя.

1. По формуле (5.21б) рассчитываются действующие значения токов в обмотках трансформатора

А; А; А.

 

2. По формулам (5.9) и (5.11) рассчитаем сечение qi и диаметры проводов обмоток без изоляции d o i :

мм2, мм;

мм2, мм; мм2, мм.

3. Рассчитывается действующее значение напряжения первичной обмотки

В.

4. По форму­ле (5.10) оценивается действующее значение тока первичной обмотки:

А,

где h=0,85 – КПД трансформатора.

5. Рассчитаем сечение q 1 и диаметр провода обмоток без изоляции d 01 первичной обмотки:

мм2, мм.

Ответ. В качестве обмоточного провода выбираем высокочастотный многожильный провод марки ЛЭЛО с дополнительной однослойной обмоткой полиэфирными нитями поверх лакового слоя с нагревостойкостью не ниже класса А (105 °С): для пер­­вичной и второй обмотки ЛЭЛО 20 0,071 мм, q 1= q 2= 0,0791 мм2, d из1= d из2= 0,52 мм; для третьей обмотки ЛЭЛО 9 0,2 мм, q 3 = 0,283 мм2, d из3= 0,89 мм; для базовой об­мотки ЛЭЛО 16 0,071 мм, q б = 0,0633 мм2, d б= 0,47 мм.

Пример 5.21. Рассчитать габаритные размеры трансформатора, выполненного на кольцевом ленточном магнитопроводе типа ОЛ 16/26-10 при следующих исходных данных:

Номер обмотки Ni Размеры магнито­провода, мм Диаметры проводов обмоток a , мм к п к р
    h H b d 0 i, мм        
          0,52 0,52 0,89 0,47 1,2 0,07   1,2  

Обозначения. Ni - число витков обмоток; h внутренний диаметр магнитопровода; H – наружный диаметр магнитопровода; b – ширина ленты; a – коэффициент неплотности укладки провода; – толщина межобмоточной изоляции; к п– коэффициент перекрытия изоляционной ленты; к р– коэффициент разбухания обмотки при пропитке.

Решение.

Определение габаритных размеров трансформатора относится к задаче поверочного расчета. Поверочный расчет размещения обмоток трансформатора, выполненного на тороидальном магнитопроводе, проводится с целью определения возможности размещения обмоток на магнитопроводе, выбора толщины межобмоточной изоляции.

Необходимые изоляционные и конструктивные расстояния в трансформаторе на магнитопроводе тороидальной конструкции показаны на рис. 5.6, где приняты следующие обозначения:

H – наружный диаметр магнитопровода;

h – внутренний диаметр магнитопровода;

b – ширина навивки (ленты) магнитопровода;

Dиз – толщина межобмоточной изоляции;

H из – наружный диаметр магнитопровода после его изоляции;

h из – внутренний диаметр магнитопровода после его изоляции;

H 1 – наружный диаметр трансформатора после укладки провода первичной обмотки;

h 1– внутренний диаметр транс­форматора после укладки провода первичной обмотки;

– наружный диаметр трансформатора после укладки первого слоя межобмоточной изоляции;

– внутренний диаметр транс­форматора после укладки первого слоя межобмоточной изоляции;

H тр – наружный диаметр трансформатора с учетом внешней изоляции последней обмотки;

h тр – внутренний диаметр транс­форматора с учетом внешней изоляции последней обмотки;

B тр – высота трансформатора с учетом внешней изоляции последней обмотки.

При выполнении поверочного расчета катушки следует добиваться то­го, чтобы расчетный диаметр внутреннего ус­тановочного отверстия трансформатора h тр.г, который остается после намотки всех обмоток, удовлет­во­ря­л условию

h тр.г 3¼5 мм. (5.39)

Сначала вычисляются наружный H изи внутренний h издиаметры магнитопровода после его изоляции 1–2 слоями ленты толщиной :

H из = H + 2Dиз, мм; (5.40а)

h из = h – 2Dиз H / h, мм, (5.40б)

где ; к п= 1...2 – коэффициент перекрытия изоляционной ленты.

Длина намотки первичной обмотки l 1 при ее укладке в один слой определяется по формуле

l 1 = N 1 d из1a, (5.41)

где N 1 – число витков первичной обмотки; a = 1,25¼1,1 – коэффициент неплотности укладки провода для значений диаметров проводов в изоляции d из от 0,12 до 1,0 мм, соответственно.

Полученные исходные данные позволяют рассчитать число слоев первичной обмотки по наружному m н1и внутреннему m в1диаметрам магнитопровода:

; (5.42а)

. (5.42б)

Радиальная толщина первичной обмотки определяется по наружному а н1 и внутреннему а в1 диаметрам:

а н1= m н1 d из1a, мм; (5.43а)

а в1= m в1 d из1a, мм. (5.43б)

Затем рассчитываются наружный H 1 и внутренний h 1 диаметры трансформатора после укладки провода первичной обмотки на изолированный магнитопровод:

H 1= H из+ 2 а н1, мм; (5.44а)

h 1= h из– 2 а в1, мм. (5.44б)

После укладки межобмоточной изоляции в виде ленты толщиной определяются наружный и внутренний диаметры трансформатора с намотанной первичной обмоткой:

, мм; (5.45а)

, мм. (5.45б)

С полученными значениями и , по формулам (5.40–5.45) повторяется расчет для последующих обмоток. В результате получаем наружный Н три внутренний h трдиаметры трансформатора с учетом внешней изоляции последней обмотки.

В заключение рассчитываются габаритные размеры трансформатора:

h тр.г= h тр к рh (к р– 1), мм; (5.46а)

H тр.г= H тр к рH (к р– 1), мм; (5.46б)

B тр.г= b + hh тр.г, мм. (5.46в)

где к р= 1,1¼1,25 – коэффициент разбухания обмоток из-за последующей пропитки; h тр.г – диаметр внутреннего установочного отверстия, мм; H тр.г, B тр.г – максимальные диаметр и высота трансформатора (габарит­ные размеры), мм.

1. Рассчитываем толщину изоляции. В качестве материала для изоляции магнитопровода и межобмоточной изоляции выберем ленту из триацетатной пленки толщиной = 0,07 мм с намоткой в 2 слоя. Тогда толщина изоляции

Dиз = 2×0,07 = 0,14 мм.

2. По формулам (5.40) вычисляем наружный H из и внутренний h из диаметры магнитопровода после его изоляции двумя слоями ленты:

H из= 26 + 2×0,14 = 26,28 мм;

h из= 16 – 2×0,14×26/16 = 15,54 мм.

3. По формуле (5.41) определяем длину намотки первичной обмотки l 1 при ее намотке двумя сложенными проводами и укладке в один слой:

l 1 = 2×133×0,52×1,15 = 159,07 мм.

4. Используя полученные данные, по формулам (5.42) рассчитываем число слоев первичной обмотки по наружному m н1 и внутреннему m в1 диаметрам магнитопровода:

;

.

5. По формулам (5.43) определяем радиальную толщину первичной обмотки по наружному а н1и внутреннему а в1 диаметрам:

а н1= 1,89×0,52×1,15 1,13 мм;

а в1= 3,56×0,52×1,15 2,13 мм.

6. По формулам (5.44) рассчитываем наружный H 1 и внутренний h 1 диаметры трансформатора после укладки провода первичной обмотки на изолированный магни­топровод:

H 1 = 26,28 + 2×1,13 = 28,54 мм;

h 1 = 15,54 – 2×2,13 = 11,28 мм.

7. После укладки межобмоточной изоляции в виде ленты толщиной по формулам (5.45) находим наружный и внутренний диаметры трансформатора с намотанной первичной обмоткой:

= 28,54 + 2×2×0,07 = 28,82 мм;

= 11,28 – 2×2×0,07×28,54/11,28 = 10,57 мм.

8. Используя полученные значения и , по формулам (5.40–5.45) повторяем расчет для остальных обмоток.

Длина намотки второй обмотки l 2 при ее укладке в один слой равна

58×0,52×1,15 = 34,69 мм.

Число слоев второй обмотки по наружному m н2и внутреннему m в2 диаметрам магнитопровода: m н2 = 0,39; m в2= 1,05. Радиальные толщины второй обмотки по наружному а н2и внутреннему а в2диаметрам: а н2 0,23 мм; а в2 0,63 мм. Наружный H 2и внутренний h 2диаметры трансформатора после укладки провода второй обмотки на магнитопровод: H 2= 29,28 мм; h 2= 9,31 мм. После укладки межобмоточной изоляции в виде ленты толщиной по формулам (5.45) находим наружный и внут­ренний диаметры трансформатора с намотанной второй обмоткой: = 28,48 мм; = 9,03 мм.

Число слоев третьей обмотки по наружному m н3и внутреннему m в3 диаметрам магнитопровода: m н3 = 0,113; m в3= 0,42. Радиальные толщины третьей обмотки по наружному а н3и внутреннему а в3диаметрам: а н3 0,116 мм; а в3 0,43 мм. Наружный H 3и внутренний h 3диаметры трансформатора после укладки провода третьей обмотки на магнитопровод: H 3= 29,79 мм, h 3 = 8,17 мм. После укладки межобмоточной изоляции в виде ленты толщиной по формулам (5.45) находим наружный и внутренний трансформатора с намотанной третьей обмоткой: = 30,07 мм; = 7,15 мм.

Добавление четырех витков базовых обмоток практически не изменяет габаритных размеров трансформатора. Поэтому после укладки последнего слоя изоляции наруж­ный Н три внутренний h трдиаметры трансформатора равны 30,35 мм и 6,0 мм, соответственно.

Ответ. Согласно формулам (5.46) габаритные размеры трансформатора с учетом коэффициента к р= 1,2 разбухания обмоток будут равны:

h тр.г= 7,15×1,2 – 16(1,2 – 1) = 4,8 мм;

H тр.г= 30,35×1,2 – 26(1,2 – 1) = 31,2 мм;

B тр.г= 10 + 16 – 4,8 = 21,2 мм.

Пример 5.22. Рассчитать сопротивления проводов обмоток трансформатора, выполненного на кольцевом ленточном магнитопроводе типа ОЛ 16/26-10 при следующих исходных данных:

Номер обмотки Ni Размеры магнито­провода, мм Радиальные толщины намоток,мм r, Ом× мм2
h H b а н i а в i
          1,13 0,23 0,116 2,13 0,63 0,43 1,75×102

Обозначения. Ni - число витков обмоток; h внутренний диаметр магнитопровода; H – наружный диаметр магнитопровода; b – ширина ленты; a – коэффициент неплотности укладки провода; а н i и а в i – радиальные толщины i -й обмотки по наружному и внутреннему диаметрам, м; r - удельное сопротивление медного провода.

Решение.

Сопротивление провода i -й обмотки рассчитывается по формуле

, Ом, (5.47)

где r – удельное сопротивление медного провода; Ni – число витков i -й обмотки; l в i – средняя длина одного витка, м; qi – сечение провода i -й обмотки.

Длина среднего витка i -й обмотки вычисляется по формуле

, м, (5.48)

где и – суммарные радиальные толщины i -й обмотки по наружному и внутреннему диаметрам, м.

1. По формуле (5.48) рассчитаем длины средних витков обмоток. Длина среднего витка первичной обмотки равна

l в1= 26 – 16 + 2×10 + 0,5×3,14(2×0,14 + 2×0,14×26/16 + 1,13 + 2,13) = 36 мм = 0,036 м.

Длины средних витков вторичных обмоток составляют около 0,038 м.

2. Затем по формуле (5.47) рассчитаем сопротивления ri проводов обмоток:

Ом; Ом;

Ом; Ом.

Ответ. r 1=2,1 Ом; r 2=0,49 Ом; r 3=0,024 Ом; r 4=0,042 Ом;

Пример 5.23. Рассчитать температуру перегрева D T трансформатора, выполненного на кольцевом магнитопроводе при следующих исходных данных:

Потери в меди, Вт Потери в стали, Вт aк, Вт/см2×К Габаритные размеры трансформтора, см
H тр.г B тр.г
3,41 0,48 1,4×10–3 3,122 2,12

Обозначения. aк – коэффициент теплоотдачи поверхности катушки; H тр.г – габаритный наружный диаметр трансформатора, B тр.г габаритная высота трансформатора.

Решение.

При определении температуры перегрева D T трансформатора на кольцевом магнитопроводе учитывается то обстоятельство, что тепловой поток, создаваемый потерями в магнитопроводе и обмотке, рассеивается в окружающую среду, как правило, только через поверхность обмотки. В этом случае формула для расчета средней температуры перегрева трансформатора имеет вид

, К, (5.49)

где aк– коэффициент теплоотдачи поверхности катушки; Р ми Р с– соответственно потери в меди и стали, Вт; S тр– площадь поверхности охлаждения трансформатора, см2.

Значение S тррассчитывается по формуле

S тр= p H тр.г(B тр.г+ 0,5 H тр.г), см2, (5.50)

где H тр.ги B тр.г– габаритные размеры трансформатора, см;

1. По формуле (5.50), определим площадь поверхности охлаждения трансформатора S тр:

S тр= 3,14×3,122(2,12 + 0,5×3,122) = 36,1 см2.

2. По формуле (5.49) рассчитываем среднюю температуру перегрева трансформатора:

К.

Ответ. D T =77 К.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-09; Просмотров: 845; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.118 сек.