Силовой трансформатор определениеТрансформаторы силовые термины и определенияГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГОСТ 16110-82 (СТ СЭВ 1103-78) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
с 01.07.82 Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области силовых трансформаторов. Стандарт распространяется на силовые трансформаторы - трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ·А и более и однофазные мощностью 5 кВ·А и более. Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1103-78. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий. Термины, помеченные*, не распространяются на автотрансформаторы. В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов. В стандарте имеется справочное приложение, содержащее эскизы, поясняющие некоторые термины. Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма - светлым.
mognovse.ru Расчет силового трансформатораМЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Липецкий филиал Энергетический факультет Кафедра Электроэнергетические системы КУРСОВАЯ РАБОТА «РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА» по дисциплине: «Электромеханика» Вариант №10 Выполнил: Петров А.В. Группа: ЭЭо – 08 Дата _______________ Подпись ____________ Принял: канд. техн. наук Довженко С.В. Дата ________________ Подпись _____________ Липецк 2010г. Задание Для трехфазного трансформатора, паспортные данные и соединение обмоток которого приведены в табл.1 выполнить следующее: 1. Определить линейные и фазные токи и напряжения обмоток высшего и низшего напряжений. 2. Определить основные размеры трансформатора. 2.1 Выбрать конструкцию магнитной системы. 2.2 Выбрать марку стали и толщину стальных листов, вид их изоляции, определить индукцию магнитной системы. 2.3 Выбрать проводниковый материал обмоток. 2.4 Предварительно выбрать конструкцию обмоток. 2.5 Выбрать конструкцию и размеры основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток. 2.6 Определить диаметр стержня, высоту обмотки и активное сечение стержня. 3. Окончательно выбрать размеры, конструкцию обмоток и выполнить расчет. 3.1. Выбрать тип обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений. 3.2. Рассчитать обмотки низшего напряжения. 3.3. Рассчитать обмотки высшего напряжения. 4. Определить параметры опыта короткого замыкания. 4.1 Определить потери короткого замыкания. 4.2 Определить напряжение короткого замыкания. 4.3 Рассчитать механические силы в обмотках. 5. Провести окончательный расчет магнитной системы. 5.1. Определить размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма. 5.2. Определить массу стержня и ярм, общую массу активной стали. 6. Определить потери и ток холостого хода. 7. Сравнить параметры, полученные в п.4,5,6 с паспортными данными трансформатора. Таблица 1. - Паспортные данные трансформатора ТМ - 160/35 1 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ЛИНЕЙНЫХ И ФАЗНЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ОБМОТОК ВЫСШЕГО И НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЙ Номинальный линейный ток обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора определяется согласно [1] по следующей формуле:  (1.1) где   - номинальное напряжение соответствующей обмотки, В. Номинальный линейный ток обмотки высшего напряжения (ВН) рассчитываемого трансформатора:  (1.2)  Фазный ток обмотки ВН трансформатора равен линейному току, т.к обмотка ВН соединена в «звезду»:  (1.3)  Фазное напряжение обмотки ВН при соединении обмотки в «звезду» будет определяться по формуле:  (1.4)  Номинальный линейный ток обмотки низшего напряжения (НН):  (1.5)  Фазный ток обмотки НН трансформатора при соединении в «треугольник» определяется по формуле:  (1.6)  Фазное напряжение обмотки НН трансформатора при соединении в «треугольник» равно линейному напряжению:  (1.7)  2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ 2.1 Выбор конструкции магнитной системы Магнитная система трансформатора – конструкция, собранная из ферромагнитного материала и служащая для локализации основного магнитного поля трансформатора. При выборе магнитной системы в первую очередь должны быть максимально совмещены следующие параметры трансформатора [1]: - минимальный ток холостого хода; - минимальный расход электротехнической стали; - максимальный уровень заполнения пространства внутри обмоток; - механическая прочность и устойчивость трансформатора при токах короткого замыкания. В магнитной системе трансформатора выделяют две основные части: стержни и ярма. Стержни – те, части магнитопровода, на которых располагаются основные обмотки трансформатора, и которые служат для преобразования электрической энергии. Ярмом называется часть магнитной системы, не несущая основных обмоток, а служащая для замыкания магнитной цепи. Рассматриваемый в данной работе трансформатор относится ко II габариту с мощностью 100 – 1000 кВА и классом напряжения до 35 кВ. Для данного типа трансформатора число ступеней в сечении стержня от 6 до 8. Примем 6. Коэффициент kкр – коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры для рассчитываемого трансформатора с числом ступеней 6 и с прессующей пластиной равен: kкр = 0,884. Поперечное сечение ярма – многоступенчатое с числом ступеней на 1 – 2 меньше числа ступеней стержня, поэтому примем число ступеней ярма равным 5. На основании принятых допущений ориентировочный диаметр стержня примем равным 0,2 м. Поскольку выбранный предварительно диаметр стержня меньше 36 см, то на предварительной стадии расчет охлаждающих каналов в сечении стержня не требуется. Т.к. мощность рассчитываемого трансформатора 160 кВА и диаметр стержня 0,2 м, то прессовка набора пластин стержня осуществляется путем забивания деревянных стержней и планок между стержнем и обмоткой НН или ее жестким изоляционным бумажно- бакелитовым цилиндром. 2.2 Выбор марки стали и толщины стальных листов, вида их изоляции, определение индукции магнитной системы При выборе марки и толщины стали для магнитной системы силового трансформатора следует учитывать, что сталь с более высокими магнитными свойствами имеет существенно более высокую цену, а сталь меньшей толщины при более высоких магнитных свойствах имеет меньший коэффициент заполнения сталью kз . Эта сталь для получения пакета заданных размеров требует изготовления, отжига и укладки при сборке магнитной системы большего числа пластин по сравнению со сталью большей толщины. В основной массе силовых трансформаторов с учетом трудоемкости отдельных технологических операций, магнитных свойств и цены стали используются стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм. В тех случаях, когда низкие потери являются решающим фактором, может использоваться сталь толщиной 0,27 мм. Весьма важное значение при расчете трансформатора имеет правильный выбор индукции в стержне магнитной системы. В целях уменьшения количества стали магнитной системы, массы металла обмоток и стоимости активной части следует выбирать возможно большее значение расчетной индукции, что, однако, связано с относительно малым увеличением потерь и существенным увеличением тока холостого хода. Уменьшение расчетной индукции приводит к получению лучших параметров холостого хода (главным образом тока) за счет увеличения массы материалов и стоимости активной части. Учитывая вышеизложенное, выберем электротехническую холоднокатаную анизотропную тонколистовую сталь марки 3404 толщиной 0,3 мм с термостойким изоляционным покрытием листов. Для заданного трансформатора индукцию в магнитопроводе предварительно примем: B = 1,55,Тл 2.3 Выбор проводникового материала обмоток В качестве материала обмоток в течение долгого времени использовалась медь, но малое мировое распространение природных запасов медных руд заставило искать пути замены меди другим металлом, в первую очередь, алюминием (при этом он дешевле меди на 10 – 15%), более широко распространенным в природе. Рационально спроектированные трансформаторы с алюминиевыми обмотками существенно отличаются по соотношению основных размеров от эквивалентных им по мощности и параметрам короткого замыкания и холостого хода трансформаторов с медными обмотками. Отличительными особенностями магнитной системы трансформатора с алюминиевыми обмотками являются меньший диаметр, большие высоты стержня и площадь окна магнитной системы. Алюминиевые обмотки имеют несколько большее число витков. Увеличение чисел витков и сечений витков алюминиевых обмоток по сравнению с эквивалентными медными обмотками приводит к увеличению стоимости работы по намотке обмоток и значительному увеличению расхода некоторых изоляционных материалов – бумажно- бакелитовых цилиндров (на 25 – 30%), электроизоляционного картона и пропиточного лака (50 – 60%). При большей высоте магнитной системы увеличиваются также высота бака и масса масла. Увеличение стоимости работы и материалов компенсируется уменьшением массы и стоимости провода обмоток так, что общая стоимость рационально спроектированного трансформатора с алюминиевыми обмотками практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора с медными обмотками. mirznanii.com РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРАсиловой трансформатор радиотехнические расчеты радио калькулятор РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА В радиолюбительской практике иногда возникает необходимость в изготовлении трансформатора с нестандартными значениями напряжения и тока. Хорошо, если удается подобрать готовый трансформатор с нужными обмотками, в противном случае трансформатор приходится изготавливать самостоятельно. Эта страничка посвящена изготовлению силового трансформатора своими силами. В промышленных условиях расчет трансформатора - весьма трудоемкая работа, но для радиолюбителей созданы упрощенные методики расчета. С одной из таких методик я и хочу вас познакомить. Перед началом расчета нам нужно определиться с выходными данными будущего трансформатора. Во-первых - номинальная мощность (P). Мощность трансформатора определяется как сумма мощностей всех вторичных обмоток. Мощность любой из вторичных обмоток определяем из произведения напряжения на вторичной обмотке и снимаемого с нее тока (напряжение для расчета берем в Вольтах, а ток - в Амперах). Исходя из полученной номинальной мощности трансформатора можно вычислить минимальное сечение сердечника (S) (измеряется в квадратных сантиметрах). При выборе сердечника руководствуются шириной центральной пластины сердечника и толщиной набора. Площадь сечения сердечника определяется как произведение ширины пластины на толщину набора.
S серд = L*T (все величины берутся в Сантиметрах!) S окна = h*b Также полезно сразу рассчитать площадь окна выбранного нами сердечника. Эта величина будет использоваться для проверки коэффициента заполнения окна ( проще говоря - поместятся все обмотки на данном трансформаторе, или нет). Далее - приступаем к вычислению коэффициента N. Этот коэффициент показывает, сколько витков нужно намотать для получения напряжения на обмотке в 1 вольт. Дальнейший расчет сводится к умножению напряжения на обмотке на это коэффициент (N). Эта процедура для всех обмоток одинакова. Далее - рассчитываем рабочий ток в сетевой обмотке исходя из мощности трансформатора и сетевого напряжения. Диаметр провода в обмотках рассчитывается по приведенным формулам (ток берется в Миллиамперах !). Иногда не удается приобрести провод нужного сечения (но есть провод меньшего диаметра) - для этого случая полезно воспользоваться следующей табличкой:
Как пользоваться табличкой? Предположим, в результате расчета диаметр провода обмотки у нас получился равным 0,51 миллиметра. Для получения эквивалентного по сечению провода нам нужно взять либо 2 провода, диаметром 0,31 миллиметра, либо 3 провода с диаметром 0,29 миллиметров. Соответственно, обмотка будет состоять не из расчетного провода, а из нескольких, вместе сложенных проводов меньшего сечения. Надеюсь, что пример довольно понятный для понимания... В конце расчета проверяем коэффициент заполнения окна обмотками. Если этот коэффициент не превышает 0,5 - всё в порядке - можно приступать к намотке, в противном случае придется использовать сердечник с большей площадью сечения и произвести весь расчет заново... Сборка сердечника у силового трансформатора производится "в перекрышку" - так как показано на рисунке внизу:
Для примера : нам нужен силовой трансформатор для зарядки автомобильного аккумулятора с номинальным током зарядки 5 ампер. Таким образом - мощность такого трансформатора должна быть не менее 90 ватт (18 вольт помноженное на 5 ампер). В данном случае можно использовать силовой трансформатор типа ТС180 от лампового черно-белого телевизора. Переделка такого трансформатора сводится только к перемотке вторичной обмотки. Данный трансформатор изготовлен с применением так называемого "О" - образного сердечника и имеет две катушки. Все обмотки такого трансформатора разделены пополам и наматываются на обе катушки. Для переделки разбираем аккуратно сердечник (предварительно пометив одну из сторон сердечника, так как половинки при сборке трансформатора пришлифовываются друг к другу), сматываем все обмотки, кроме помеченных цифрами 1-3. Во время сматывания накальной обмотки (она намотана самым толстым проводом) нужно сосчитать число витков. Полученное число витков делим на 6,5 - получаем количество витков обмотки данного трансформатора на 1 вольт. Затем умножаем это число на 18 и получаем нужное число витков вторичной обмотки. По формуле рассчитываем диаметр провода вторичной обмотки. При данном токе обмотки диаметр провода должен быть не менее, чем 1,42 миллиметра. Если вы найдете такой провод, то вторичную обмотку нужно разделить на 2 части и наматывать на каждый каркас, после чего соединить обмотки последовательно. Можно использовать провод меньшего диаметра (например 1,0 миллиметра). В этом случае на каждый каркас наматываем полное число витков и обмотки соединяем параллельно. Ниже приведена табличка для изготовления силового трансформатора с "типовыми" размерами сердечника:
Пользование табличкой, думаю, не составит трудностей... Расчет тороидального сетевого трансформатора Исходные данные для расчета: напряжение/ток всех вторичных обмоток. Исходя из этих данных получаем минимальную габаритную мощность трансформатора. Пример: нужен трансформатор с двумя вторичными обмотками . Первая - на 14 вольт при токе в 1 ампер, вторая - 30 вольт при токе 0,05 ампера. Получаем сумму мощности во вторичных обмотках (14*1)+(30*0,05)=15,5 ватт. Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры - это его надежность. Следствие надежности - это минимальный нагрев трансформатора при работе и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть "жестким"). В расчетах примем КПД трансформатора 0,95 . Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1,2 Тл Плотность тока принимаем 3,5 А/мм2 Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0,95 Коэффициент заполнения окна принимаем 0,45 Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид: Р=1.9 * Sc * So
Далее считаем количество витков первичной (сетевой) обмотки - оно равно n1=40 * 220 / Sc Где: Sc - площадь поперечного сечения сердечника, соответственно [кв. см]; 220 - напряжение первичной обмотки [В]; Количество витков во вторичных обмотках считаем по той же формуле, но учитываем падение напряжения под нагрузкой - добавляем примерно 5 % к расчитанному количеству. Диаметр провода всех обмоток расчитываем по формулам
radiocon-net.narod.ru | ||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
- для меди
- для алюминия
