Активные сопротивления обмоток:
a) при температуре 105°С
r105=ρlсрвw/qпр,(57)
r105(1)=2,35 10-2
324
0,132/0,2043=4,92 Ом
r105(2)=2,35 10-2
274
0,145/0,2043=4,57 Ом
r105(3)=2,35 10-2
14
0,161/1,0568=0,05 Ом
где ρ - удельное сопротивление медного провода
(при θ=105°С ρ=2,35 10-2 Ом
мм2/м);
б) сопротивления вторичных обмоток приведенные к первичной,
r’2=r2(w1/w2)2=4,57 (324/274)2=6,39 Ом(58)
r’3=r3(w1/w3)2=0,05 (324/14)2=26,8 Ом
Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток (в относительных единицах).
xi*=7,9fwiI1 10-6
Sрi/Евhд
10-3,(59)
x1*=7,9 400
324
0,77
10-6
0,12
10-3/1,13
32
10-3=0,26
10-2
x2*=7,9 400
324
0,77
10-6
0,2
10-3/1,13
32
10-3=0,44
10-2
x3*=7,9 400
324
0,77
10-6
0,003
10-3/1,13
32
10-3=0,7
10-4
где f - частота, Гц;
w1 - число витков первичной обмотки;
I1 - номинальный ток первичной обмотки;
Ев - ЭДС витка;
hд - высота катушки, м;
Sрi - площадь канала рассеяния i-й обмотки, м2;
Найдем площадь канала рассеяния каждой обмотки.
Sр1 α1lср в1/3+hиз мо12l12/2
1,97
10-3
0,132/3+0,48
10-3
0,139/2 0,12
10-3 м2(60)р2
hиз мо12l12/2+α2lсрв2(1+I2*+I3*2)/3+hиз мо23l23I3*2/2
,48 10-3
0,139/2+1,97
10-3
0,145
(1+0,7+0,182)/3+
0,36 10-3
0,153
0,182/2
0,2
10-3 м2(61)
Sр3 hиз мо23l23I3*2/2+α3lср в3I3*2/3
0,36
10-3
0,153
0,182/2+
,3 10-3
0,161
0,182/3
0,003
10-3 м2(62)
l12 (lср в1+lср в2)/2
(0,132+0,145)/2
0,139 м(63)
l23 (lср в2+lср в3)/2
(0,145+0,161)/2
0,153 м2*=I’2/I1=0,54/0,77=0,7(64)3*=I’3/I1=0,14/0,77=0,18’2=I2w2/w1=0,64
274/324=0,54’3=I3w3/w1=3,13
14/324=0,14
1.5.3 Падения напряжения на обмотках при номинальной нагрузке (в относительных единицах).
Uа1*=r1I1/U1=4,92
0,77/380=0,01
Uа2*=r’2I1/U1=6,39
0,77/380=0,013(65)
Uа3*=r’3I1/U1=26,8
0,77/380=0,054
Uр1*=x1*=0,26
10-2;
Uр2*=x2*=0,44
10-2;(66)
Uр3*=x3*=0,7
10-4;
U1*=
=
=0,01
U2*=
=
=0,014(67)
U3*=
=
=0,054
1.5.4 Полные падения напряжения на вторичных обмотках при номинальной нагрузке трансформатора (в относительных единицах).
U12*=
Uа1*cosφ1+
Uр1*sinφ1+(
Uа2*cosφ2+
Uр2*sinφ2)
I’2/I1=
,01 0,68+0,0026
0,73+(0,013
0,7+0,0044
0,71)
0,54/
,77=0,017(68)
U13*=
Uа1*cosφ1+
Uр1*sinφ1+(
Uа3*cosφ3+
Uр3*sinφ3)
I’3/I1=
,01 0,68+0,0026
0,73+(0,054
0,9+0,00007
0,44)
0,14/
,77=0,018(69)
1.5.5 Напряжения на вторичных обмотках
U2=w2U1(1- U12*)/w1;(70)
U3=w3U1(1- U13*)/w1;(71)
U2=274 380(1-0,017)/324=315,9 В
U3=14 380(1-0,018)/324=16,1 В
100/U2здн=
100/315=0,3 %(72)
100/U3здн=
100/16=0,6 %
Напряжения на вторичных обмотках отличаются от заданных менее чем на 2%;
Находим КПД трансформатора по формуле:
η=(Р2+Р3)/(Р2+Р3+Рст+Рм);(73)
η=(200+50)/(200+50+5,08+12,2)=0,94
Выбор проводов для выводов обмоток.
Так как обмотки трансформатора выполнены проводом диаметром более 0,2 мм2, отводы делаем самими проводами, причем для 3-й обмотки, имеющей диаметр провода более
мм2, отвод выполняем петлей.
Выводные концы заключаем в изоляционные трубки.
Задание на намотку и сводные данные трансформатора
Таблица 3
Номер Обмотки | Провод | Число | Длина намотки, м | Масса меди, г | Отводы | Примечание | ||
Витков | Витков в слое | Слоев | ||||||
ПЭВ-1 | 42,77 | ПЭВ-1 | ||||||
ПЭВ-1 | 39,73 | ПЭВ-1 | ||||||
ПЭВ-1 | 2,25 | ПЭВ-1 |
1.5.9 Сводные данные расчета трансформатора:
масса стали сердечника, кгGст=0,87
удельный расход стали, кг/кВАGст/S=3,48
масса меди обмоток, кгGм=0,17
удельный расход меди, кг/кВАGм/S=0,68
(где S - cуммарная полная мощность
вторичных обмоток трансформатора)
отношение массы стали к массе медиGст/Gм=5,1
потери в стали сердечника, ВтPст=12,2
потери в меди обмоток, ВтPм=5,08
отношение потерь в меди к потерям в сталиPм/Pст=0,42
КПД при номинальной нагрузке η=0,94
максимальное превышение температуры
трансформатора над температурой
окружающей среды, °С Өмакс=54,8
намагничивающий токI0/I1=0,18
относительные изменения напряжений
при номинальной нагрузке, % U12=1,7
U13=1,8
Список литературы
1. Д.А. Попов, В.Н. Руднев, М.Ф. Юдов. Электрические машины. Задание на курсовую работу с методическими указаниями для студентов Ⅳ курса специальности АТС на железнодорожном транспорте.(РГОТУПС Москва-1998г.)
. В.Н. Руднев. Электрические машины. Приложение к заданию на курсовую работу по расчету маломощного трансформатора с воздушным охлаждением для студентов Ⅳ курса специальности АТС на железнодорожном транспорте. (РГОТУПС Москва-1998г.)