<<
>>

Методические указания и пример расчета однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 400 Гц

Схема подключения трансформатора приведена на рис. 1.1.

Исходные данные для расчета:

напряжение на вторичных обмотках – U2.1 = 15 В, U2.2 = 400 В;

токи в нагрузках – I2.1 = 10 А, I2.2 = 0,2 А;

максимальная магнитная индукция в магнитопроводе – Вm = 1,1 Тл;

средняя плотность тока в обмотках – gср = 3,5 А/мм2;

частота сети – fс = 400 Гц.

Очевидно, что мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку, та же, что и в предыдущем примере: Рн = 230 Вт.

По формуле (1.1) определяем размеры магнитопровода, необходимые для получения от трансформатора заданной мощности:

.

Из табл. 1.8 выбираем магнитопровод Ш16´25, у которого ScSок = 25,6 см4; масса магнитопроводаGст = 0,4 кг; Sс = 4 см2; средняя длина магнитной силовой линии lс = 13,7 см.

Действующее значение ЭДС первичной обмотки трансформатора определяем по формуле (1.2), значение DU1 = 1,25 % выбираем из табл. 1.2:

.

Действующая ЭДС одного витка (2.3):

.

Число витков первичной обмотки (2.4):

.

Действующие ЭДС вторичных обмоток Е2.1 и Е2.2 под нагрузкой определяем по формуле (2.5), значение DU2 = 1,6 % выбираем из табл. 1.2:

;

.

Число витков вторичных обмоток:

;

.

Активная составляющая тока первичной обмотки, равная сумме токов нагрузки, пересчитанных на первичную обмотку (1.6):

.

Активную составляющую тока первичной обмотки, обусловленную потерями в магнитопроводе, определяем по формуле (1.7), где выбираем из табл. 1.6:

Таблица 1.6

Удельные потери в броневых сердечниках

из трансформаторных сталей на частоте 400 Гц

Магнитная индукция Bm, Тл 0,8 0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2
Удельные потери Рст, Вт/кг 10 11,25 12,5 13,75 15 16,25 17,5 18,75 20

.

Реактивную составляющую тока первичной обмотки, равную току намагничивания трансформатора, определяем по формуле (1.8), где

qст = 130 В?А/кг выбираем из табл. 1.7:

Таблица 1.7

Удельная намагничивающая мощность для броневых сердечников из трансформаторных сталей на частоте 400 Гц

Магнитная индукция Bm, Тл 0,8 0,85 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2
Удельная намагничивающая мощность

qст, В?А/кг

30 35 40 50 60 80 100 130 160

.

Полный ток первичной обмотки (2.9):

.

Ток холостого хода трансформатора (2.10):

.

Сечение проводов обмоток трансформатора (2.11):

;

;

.

Диаметр проводов обмоток трансформатора (2.12):

;

;

.

Рассчитанные значения диаметров проводов округляются до ближайшего большего стандартного значения: ; ; .

Таким образом, увеличение частоты сети в 8 раз позволяет: уменьшить массу магнитопровода в 6,3 раза; уменьшить число витков в обмотках в 2 раза; ток холостого хода уменьшить более чем в 2 раза.

Таблица 1.8

Броневые пластинчатые магнитопроводы

Магнито

провод

Размеры, мм

Справочные величины
Площадь сечения магнитопровода, см2 Средняя длина магнитной силовой линии, см Площадь сечения стали х площадь окна, см4 Масса магнитопровода, кг Ориентировочная мощность трансформатора, ВА
f =

50 Гц

f =

400 Гц

a h c C H B Sст lст SстSок Gст SР2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Ш09Х09

Ш09Х12

9 22,5 9 36 31,5 9

12

0,81

1,08

7,72 1,62

2,16

0,045

0,060

2,0

2,5

15

17

Ш12Х10

Ш12Х12

Ш12Х16

Ш12Х20

Ш12Х25

Ш12Х32

12

30

12

48

42

10

12

16

20

25

32

1,08

1,44

1,92

2,40

3,00

3,84

10,03

4,3

5,2

6,8

8,6

10,8

13,7

0,090

0,110

0,140

0,180

0,230

0,280

5,0

5,5

7,0

8,5

10,0

12,0

30

33

44

52

60

68

Ш16Х10

Ш16Х12

Ш16Х16

Ш16Х20

Ш16Х25

Ш16Х32

Ш16Х40

16

40

16

64

56

10

12

16

20

25

32

40

1,44

1,92

2,56

3,20

4,00

5,12

6,40

13,7

10,2

12,1

16,6

20,5

25,6

32.6

41

0,156

0,190

0,260

0,320

0,400

0,510

0,630

9

12

15

18

22

27

32

55

72

92

110

130

150

170

Ш20Х12

Ш20Х16

Ш20Х20

Ш20Х25

Ш20Х32

Ш20Х40

Ш20Х50

20

50

20

80

70

12

16

20

25

32

40

50

2,4

3,2

4,0

5,0

6,4

8,0

10,0

17,14

24

32

40

50

64

80

100

0,30

0,40

0,50

0,62

0,80

0,99

1,24

20

27

32

40

48

58

70

125

160

185

220

260

320

370

Ш25Х16

Ш25Х20

Ш25Х25

Ш25Х32

Ш25Х40

Ш25Х50

Ш25Х64

25

62,5

25

100

87,5

16

20

25

32

40

50

64

4,0

5,0,

6,25

8,0

10,0

12,5

16,0

21,40

62,5

78

97,5

125

156

195

250

0.62

0,77

0,97

1,23

1,55

1,93

2,47

50

60

72

90

100

130

155

280

325

385

480

525

655

730

Ш32Х20

Ш32Х25

Ш32Х32

Ш32Х40

Ш32Х50

Ш32Х64

Ш32Х80

32

80

32

128

112

20

25

32

40

50

64

80

6,4

8,0

10,2

12,8

16,0

20,4

25,6

27,4

164

205

261

328

410

522

656

1,27

1,58

2,02

2,53

3,17

4,04

5,07

110

140

170

210

250

300

360

600

740

900

1 000

1 160

1 400

1 600

Ш40Х25

Ш40Х32

Ш40Х40

Ш40Х50

Ш40Х64

Ш40Х80

Ш40Х100

40

100

40

160

140

25

32

40

50

64

80

100

10,0

12,6

16,0

20,0

25,6

32,0

40,0

34,3

400

512

640

800

025

1 280

1600

2,47

3,16

3,96

4,95

6,32

7,92

9,86

250

310

375

450

550

600

800

1 250

1 550

750

2050

2400

2650

3150

Примечания: 1. Масса магнитопровода рассчитана для пластины толщиной 0,35 мм с плотностью 7,55 г/см3 (ГОСТ 802-58). Масса магнитопровода из пластаны другой толщины подсчитывается по формуле , где kст - коэффициент заполнения сталью. 2. Мощность трансформатора рассчитана из условия среднеобъемного превышения температуры, равного 50 °С.

Еще раз вернемся к формуле, связывающей габариты и массу трансформатора (Sc?Sок) с мощностью, отдаваемой в нагрузку (Рн):

.

Очевидно, что существенного уменьшения габаритов и массы трансформатора при заданной мощности, отдаваемой в нагрузку, можно добиться только за счет увеличения частоты напряжения, подаваемого на первичную обмотку. В современной аппаратуре, как правило, используют трансформаторы питания с частотой десятки килогерц. Это позволяет уменьшить их габариты в десятки раз по сравнению с классическими трансформаторами, непосредственно подключаемыми к сети переменного тока частотой 50 Гц.

Контрольные вопросы

1. Укажите назначение трансформаторов питания.

2. Как выбирается магнитопровод (сердечник) трансформатора?

3. В чем отличие трансформатора минимальной стоимости от трансформатора минимальной массы?

4. Какие сердечники используются в трансформаторах большой и средней мощности?

5. Какие сердечники используются в трансформаторах малой мощности?

6. Какие сердечники используются в трансформаторах с высокой частотой сети?

7. Как определяется количество витков в обмотках трансформатора?

8. Почему нежелательно уменьшать габариты трансформатора за счет увеличения плотности тока в обмотках?

9. Каким образом можно существенно уменьшить габариты и массу трансформатора?

<< | >>
Источник: Белоус И.А.. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ СВЯЗИ. Практикум. 2016

Еще по теме Методические указания и пример расчета однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 400 Гц:

  1. 1.2. Расчет однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 400 Гц
  2. 1.1. Расчет однофазного сетевого трансформатора с частотой сети 50 Гц
  3. Расчет трансформаторов питания
  4. Методические указания по самостоятельному выполнению практических заданий
  5. 1. Организационно-методические указания
  6. Часть II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
  7. 7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО НАПИСАНИЮ РЕФЕРАТОВ
  8. 6. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
  9. 6. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
  10. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ
  11. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ
  12. 8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ И ПРОЦЕДУРЕ СДАЧИ ЭКЗАМЕНОВ
  13. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВЫХ (КОНТРОЛЬНЫХ) РАБОТ
  14. 1. ЦЕЛЕВАЯ УСТАНОВКА И ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
  15. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ГРАЖДАНСКИЙ ПРОЦЕСС»
  16. 6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ И СОДЕРЖАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕМ Тема 1. СУЩНОСТЬ РЫНКА ЦЕННЫХ БУМАГ
  17. Зеленская Л.А., Томбулова Е.Г., Якимова Т.Ю.. Методические указания по проведению практических занятий обучающихся по направлению подготовки 40.03.01 «Юриспруденция» «Гражданский процесс» / сост. Зеленская Л.А., Томбулова Е.Г., Якимова Т.Ю. - Электронный ресурс,2016. - 65 с., 2016
  18. Примеры расчета пособий по беременности и родам
  19. Примеры расчетов больничных исходя из их страхового стажа