книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

на две одинаковые катушки. Между катушками обмотки низшего напряжения помещается обмотка высшего напряжения. Подобным образом может быть выполнена тройная концентрическая обмот­ ка, в которой обмотка низшего напряжения состоит из трех ка-

ские обмотки получили наиболее широкое распространение в оте­ чественной практике.

В дисковых чередующихся обмотках катушки низшего и выс­ шего напряжений, изготовленные в виде отдельных дисков, раз­ мещаются на магнитопроводе в чередующемся порядке (рис. 1.4). Вся обмотка подразделяется на симметричные группы, состоящие из одной или нескольких катушек высшего напряжения и из рас­ положенных по обе стороны от них двух (или нескольких) кату­ шек низшего напряжения. Дисковые чередующиеся обмотки более сложны, но обладают меньшим рассеянием. Такие обмотки при­ меняются в специальных случаях (импульсные трансформаторы, выходные трансформаторы), а также в высоковольтных трансфор­ маторах.

Обмотки трансформаторов малой мощности изготавливаются из медных проводов с эмалевой, волокнистой и комбинированной изо­ ляцией.

Маломощные силовые трансформаторы при их массовом произ­ водстве обычно проектируют и изготовляют на стандартных сер­ дечниках, составляющих унифицированные ряды типовых разме-

Рлс. 1.5. Маш1Ито1гроводы трамоформатаров:

а) броневого; б) стержневого; в) трехфаз.но*го стержневого; д) то­

роидального

ров. Такие ряды сердечников представляют обычно компромиссное решение проблемы оптимальных трансформаторов и позволяют получить наименьшие вес и объем при наименьшей стоимости. В настоящее время наиболее распространены ряды магнитопро­

для броневых трансформаторов минимальных веса и объема; при­ меняется для силовых трансформаторов на 50 и 400 гц.

В табл. П1.2 приведен ряд ленточных магнитопроводов броне­ вой конструкции для трансформаторов минимальных веса и объе­ ма (частота 50, 400, 1200 гц).

Для стержневых трансформаторов (50, 400 гц) минимальных веса и объема приведен ряд ленточных сердечников в табл. П1.3

простым по конструкции и наиболее технологичным.

При мощностях в несколько сотен вольтампер на частоте 50 гц и до нескольких киловольтампер на частоте 400 гц наиболее перс­ пективны стержневые трансформаторы с двумя катушками на лен­ точных сердечниках оптимальной формы.

Трансформаторы с тороидальными ленточными середечниками целесообразны при мощностях до 100—200 ва и частоте тока 400 гц в случаях, когда необходимо минимальное рассеяние или минимальный объем. Имея некоторые весовые и объемные преи­ мущества перед стержневыми и броневыми трансформаторами и сравнительно простую конструкцию, тороидальные трансформато­ ры менее технологичны.

После выбора конфигурации магнитопровода его размеры, не­ обходимые для получения от трансформатора заданной мощности, определяются выражением

Л4.44 /Д /Л '„ К С

мощности трансформатора ориентировочно определяется амплитуда магнитной индукции

Я (ри-с. 1.76). Также в зависимости от мощности Р ориентировочно

Активная составляющая тока холостого хода, выраженная в процентах от номинального тока,

Р — Р*2— полезная мощность. При расчете трехфазного трансфор­

и определяемая кривыми (рис.*1.9); Р — то же, что в (1.1) и (1.2)г

Рис. 1.9. Удельная ламашичивающая мощность для стали:

а) 342 толщиной 0,35 мм при частоте 50 гц; б) 344 толщиной 0,2 мм ври частоте 400 гц (1) и 3330 толщиной 0,16 г м гари частоте 400 гц (2)

но для автотрансформатора Р = Л>. При расчете трехфазного трансформатора намагничивающую мощность следует отнести к одной фазе, т. е. Qc/З. Ток холостого хода, выраженный в процен­ тах от номинального,

так как в большинстве случаев нагрузка трансформаторов малой мощности активная, то величина coscpi зав!исит в основном от ве­ личины тока холостого хода.

Коэффициент мощности может быть принят cosq)i = 0,9-r-0,95 при частоте 50 гц и cos cpi= 0,85—0,96 при частоте 400 гц (чем боль­ ше мощность трансформатора, тем выше cosqn). Для автотранс­

Ток холостого хода в трансформаторах малой мощности обыч­ но лежит в пределах 25ч-40% от номинального тока при частоте тока 50 гц и 10-^30% — при частоте то'ка 400 гц.

Если найденный ток оказался выше указанных значений (более 40% при 50 гц или 30% при 400 гц), то следует уменьшать маг­ нитную индукцию; если же этот ток оказался меньше указанных наименьших значений (меньше 25% при 50 гц или 10% при 400 гц), то магнитную индукцию следует увеличить и вновь произвести расчет. У автотрансформаторов ток холостого хода значительно меньше, чем у трансформаторов, и обычно не превышает 15-f-20% при частоте 50 гц. Поэтому пересчет автотрансформатора обычно не делают.

После расчета' магнитопровода и определения всех его разме­ ров можно перейти к расчету обмоток, который сводится к опре­ делению поперечного сечения и диаметра провода каждой обмот­ ки, а также к выбору марки провода. Ток в первичной обмотке оп­ ределяется из выражения (1.8). Ток во вторичной обмотке опре­ деляется как

Для автотрансформатора токи определяются аналогично. При этом необходимо учитывать, что для понижающего автотрансфор­ матора /да== I\ и Ux= l2—Л, а для повышающего автотрансформа­ тора /да = /2 и /ах= / |—/2.

При расчете трехфазных трансформаторов токи, напряжения и мощность всех обмоток определяются для одной фазы. Попереч­ ные сечения проводов обмоток

Рекомендуемые для них значения плотности тока, обеспечи­ вающие температуру перегрева до 50°С, приведены на рис. 1.7в. Окончательно плотности тока в обмотках могут быть определены

после полного конструктивного и теплового расчета трансфор­ матора.

Задавшись плотностью тока j в обмотках и вычислив попереч­ ное сечение их проводов q'{, q'2..., по табл. П2.1 выбираем ближай­

шее стандартное сечение проводов q\; <72; <7 — и их марку.

При напряжении обмоток до 500 в следует выбрать провод марки ПЭЛ или ПЭВ-1 при токах в обмотках до 5 а и провод мар­ ки ПЭЛБО или ПБД при токах более 5 а. При напряжении обмо­

где Sca {см2) — активное сечение магнитопровода (определяется из табл. П'1.1—П1.4).

В выражениях (1.13) эдс обмоток при холостом ходе равна на­ пряжениям этих обмоток, т. е. E\ = U\\ E2=U2; E3=U3...

Для трехфазного трансформатора в (1.13) следует подставить фазные значения эдс обмоток. Для автотрансформатора число вит­ ков wAa, принадлежащей сети ВН (высшего напряжения), опреде­ ляется для напряжения EAa = UBii—Umi, а число витков wax, при­ надлежащей сети НН, —для напряжения Еах— /Унн-

При работе нагруженного трансформатора для определения чисел витков обмоток следует вычислить эдс с учетом падения на­ пряжения в обмотках. Обозначив процентное падение напряжения в первичной обмотке Aui и во вторичной Аи2, эдс обмоток опреде­ лим выражениями:

Ориентировочные значения Аи\ и Д«2 в зависимости от мощно­ сти трансформаторов броневого типа с напряжением обмоток до 1000 в и температурой перегрева до 50°С приведены на рис. 1.10. При расчете многообмоточного трансформатора следует иметь в виду, что по мере удаления вторичных обмоток от первичной их активные и реактивные сопротивления увеличиваются. Поэтому сле­ дует принимать Аи2 для вторичной обмотки, расположенной непо­ средственно на первичной, меньше, а для наружной вторичной об­ мотки больше, чем показано на рис. 1.10, на Ю-г-20%. Так как обмотки стержневых трансформаторов имеют меньшие активные