Расчет маломощного трансформатора электропитания
СОДЕРЖАНИЕ: Расчетная работа по дисциплине «Электропитание устройств, систем телекоммуникаций» 2009 Таблица 1 – Исходные данные 0,05 Исходя из начальных параметров (таблица 1), для расчета трансформатора, будем использовать данные из таблиц 2,3,4,5.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 ШЛ610, 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:
