Расчет маломощного трансформатора электропитания
Расчетная работа
по дисциплине «Электропитание устройств, систем телекоммуникаций»
2009
Таблица 1 – Исходные данные
 |
| 115 |
24 |
6 |
0,05 |
0,5 |
50 |
Исходя из начальных параметров (таблица 1), для расчета трансформатора, будем использовать данные из таблиц 2,3,4,5.
1. Коэффициент трансформации:
   ;
   ;
2. Нагрузочная составляющая тока первичной обмотки:
Таблица 2 – Рекомендуемые значения параметров трансформатора
| Габаритная мощность, ВА |
Индукция B
, Тл |
Плотность J
,  |
КПД  |
Коэффициент заполнения окна  |
Удельные потери, Вт/кг |
| Частота сети |
Частота сети |
| 50 Гц |
400 Гц |
50 Гц |
400 ГЦ |
50 Гц |
400 Гц |
50 Гц |
400 Гц |
| 10 |
1,10 |
1,0 |
4,0 |
6 |
0,82 |
0,80 |
0,23 |
0,30 |
12,5 |
| 20 |
1,25 |
1,1 |
3,9 |
5,5 |
0,85 |
0,83 |
0,26 |
1,65 |
15,0 |
| 40 |
1,35 |
1,2 |
3,2 |
5 |
0,87 |
0,85 |
0,28 |
1,95 |
18,0 |
| 70 |
1,40 |
1,25 |
2,8 |
4,2 |
0,89 |
0,87 |
0,3 |
2,1 |
19,5 |
| 100 |
1,35 |
1,2 |
2,5 |
3,8 |
0,91 |
0,89 |
0,31 |
1,95 |
18,0 |
| 200 |
1,25 |
1,1 |
1,8 |
3,1 |
0,93 |
0,91 |
0,32 |
1,65 |
15,0 |
| 400 |
1,15 |
1,0 |
1,6 |
2,5 |
0,95 |
0,92 |
0,33 |
1,40 |
12,5 |
| 700 |
1,10 |
0,9 |
1,3 |
2,1 |
0,96 |
0,93 |
0,33 |
1,30 |
10,5 |
| 1000 |
10,5 |
0,8 |
1,2 |
1,8 |
0,96 |
0,93 |
0,34 |
1,20 |
8,5 |
3. Габаритная мощность трансформатора:
 ;  ;
 ;
4. По габаритной мощности трансформатора выбираем магнитопровод. Стандартный магнитопровод можно выбрать также по произведению , где  и  - площадь поперечного сечения магнитопровода и площадь окна :
    
Плотность тока в обмотках трансформатора преобразователя можно определить по приближенной формуле:
J=3.9
5. Потери в стали :
 
6. ЭДС, индуцируемая в одном витке:
7. Число витков каждой обмотки трансформатора:
  
Таблица 3
| Обозначение магнитопровода |
a
|
h
|
c
|
b
|
lc
|
Sст
|
 |
Gст
|
| мм |
мм |
мм |
мм |
см |
 |
 |
кг |
| ШЛ6x6,5 |
6 |
15 |
6 |
6,5 |
5,1 |
0,33 |
0,35 |
0,013 |
| ШЛ6x8 |
6 |
15 |
6 |
8 |
5,1 |
0,40 |
0,43 |
0,016 |
| ШЛ6x10 |
6 |
15 |
6 |
10 |
5,1 |
0,52 |
0,54 |
0,020 |
| ШЛ8x8 |
8 |
20 |
8 |
8 |
6,8 |
0,55 |
1,02 |
0,029 |
| ШЛ8x10 |
8 |
20 |
8 |
10 |
6,8 |
0,7 |
1,28 |
0,036 |
| ШЛ10x10 |
10 |
25 |
10 |
10 |
8,5 |
0,9 |
2,5 |
0,057 |
| ШЛ10x16 |
10 |
25 |
10 |
16 |
8,5 |
1,42 |
4,0 |
0,091 |
| ШЛ10x20 |
10 |
25 |
10 |
20 |
8,5 |
1,80 |
5,0 |
0,113 |
| ШЛ12x12,5 |
12 |
30 |
12 |
12,5 |
10,2 |
1,40 |
5,4 |
0,100 |
| ШЛ12x16 |
12 |
30 |
12 |
16 |
10,2 |
1,72 |
6,9 |
0,130 |
| ШЛ12x20 |
12 |
30 |
12 |
20 |
10,2 |
2,15 |
8,65 |
0,165 |
| ШЛ12x25 |
12 |
30 |
12 |
25 |
10,2 |
2,7 |
10,8 |
0,205 |
| ШЛ16x16 |
16 |
40 |
16 |
16 |
13,6 |
2,3 |
16,6 |
0,235 |
| ШЛ16x20 |
16 |
40 |
16 |
20 |
13,6 |
2,90 |
20,5 |
0,235 |
| ШЛ16x25 |
16 |
40 |
16 |
25 |
13,6 |
3,60 |
26,6 |
0,370 |
| ШЛ16x32 |
16 |
40 |
16 |
32 |
13,6 |
4,83 |
32,6 |
0,470 |
| ШЛ20x20 |
20 |
50 |
20 |
20 |
17,1 |
3,65 |
40,0 |
0,460 |
| ШЛ20x25 |
20 |
50 |
20 |
25 |
17,1 |
4,55 |
50,0 |
0,575 |
| ШЛ20x32 |
20 |
50 |
20 |
32 |
17,1 |
5,80 |
64,0 |
0,735 |
На рисунке 1 изображена броневая конструкция магнитопровода ШЛ6×10, выбранная по произведению , где и - площадь поперечного сечения магнитопровода и площадь окна.
8. Диаметр провода обмотки трансформатора (без учета толщины изоляции):
9. Средняя длина витка обмотки в трансформаторе на броневом сердечнике:
10. Длина каждой обмотки:
11. Сопротивление каждой обмотки:
 
12. Потери мощности на сопротивлениях обмоток:
13. Ток холостого хода (ток первичной обмотки ненагруженного трансформатора) состоит из тока намагничивания (реактивная составляющая тока)  и тока  , вызванного потерями в стали  :
Таблица 4 - Обмоточные провода
| Диаметр медной жилы d
, мм |
Диаметр провода с изоляцией, мм |
| ПЭ |
ПЭВ-1 |
ПЭВ-2 |
ПЭЛШО, ПЭЛШКО |
| 0,05; 0,06; 0,07; 0,09 |
d
+0,015 |
d
+0,025 |
d
+0,03 |
d
+0,07 |
| 0,10; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14 |
d
+0,02 |
d
+0,025 |
d
+0,03 |
d
+0,075 |
| 0,15; 0,16; 0,17; 0,18; 0,19 |
d
+0,02 |
d
+0,03 |
d
+0,04 |
d
+0,075 |
| 0,20; 0,21 |
d
+0,025 |
d
+0,03 |
d
+0,04 |
d
+0,09 |
| 0,23; 0,25 |
d
+0,025 |
d
+0,04 |
d
+0,05 |
d
+0,09 |
| 0,27; 0,29 |
d
+0,04 |
d
+0,04 |
d
+0,05 |
d
+0,105 |
| 0,31; 0,33; 0,35 |
d
+0,04 |
d
+0,04 |
d
+0,06 |
d
+0,11 |
| 0,38; 0,41 |
d
+0,04 |
d
+0,04 |
d
+0,06 |
d
+0,11 |
| 0,44; 0,47; 0,49 |
d
+0,05 |
d
+0,04 |
d
+0,06 |
d
+0,11 |
| 0,51; 0,53; 0,55; 0,57; 059; 0,62 |
d
+0,05 |
d
+0,05 |
d
+0,07 |
d
+0,12 |
| 0,64; 0,67; 0,69 |
d
+0,05 |
d
+0,05 |
d
+0,08 |
d
+0,12 |
| 0,72 |
d
+0,06 |
d
+0,05 |
d
+0,08 |
d
+0,013 |
| 0,74; 0,77; 0,80; 0,83; 086; 0,90; 093; 0,96 |
d
+0,06 |
d
+0,06 |
d
+0,09 |
d
+0,13 |
| 1,0; 1,04; 1,08; 1,12; 1,16; 1,20 |
d
+0,07 |
d
+0,08 |
d
+0,11 |
d
+0,14 |
14. Полный ток первичной обмотки нагруженного трансформатора состоит из тока холостого хода и тока  , вызванного потерями в меди:
15. Число витков вторичных обмоток:
Число витков первичных обмоток:
16. Определяем толщину обмоток трансформатора и проверяем, уменьшаются ли они в окне выбранного магнитопровода.
Толщина каждой обмотки броневого трансформатора:
Таблица 5 – Зависимость толщины прокладки dn
от диаметра провода
| d,
мм
|
0,2 |
0,21-1,0 |
1,04-1,74 |
1,81-2,2 |
 |
0,03-0,05 |
0,06-0,08 |
0,1-0,2 |
0,2-0,3 |
17. Толщина катушки трансформатора:
18. Уточняем потери мощности на сопротивлениях обмоток, считая потери в первичной обмотке при протекании по ней полного тока:
19. Проверяем тепловой режим трансформатора. Перегрев сердечника по отношению к окружающей среде находим по приближенной формуле:
|