Примеры и методические указания к решению задач по электротехнике

Электротехника
Курсовая по ТОЭ
Примеры выполнения заданий
Курс лекций по ТОЭ и типовые задания
Линейные электрические цепи
Резонанс в электрических цепях
Несинусоидальные токи
Расчет переходных процессов
Теория нелинейных цепей
Переходные процессы в нелинейных цепях
Цепь постоянного тока
Решим задачу методом контурных токов
Методические указания для выполнения курсовой работы
Расчет нелинейной электрической цепи постоянного тока
Расчёт разветвленной электрической цепи однофазного синусоидального тока
Расчёт трёхфазной электрической цепи синусоидального тока
Выбираем схему соединения обмоток электродвигателя
По результатам вычислений строим векторные диаграммы
Определение токов несимметричной нагрузки.
Входные токи цепи определяем через линейные токи двигателя
Расчет переходных процессов
Найдем ток в индуктивности до коммутации
КОМПЛЕКСНЫЕ ЧИСЛА
ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВИТКОВ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА
ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРА НА НАГРЕВАНИЕ
ТОК ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Определение нагрузок в сети высокого напряжения
Определение потерь мощности
Выбор и проверка аппаратуры высокого напряжения

ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА

Основными элементами конструкций трансформаторов малой мощности является сердечник (магнитопровод) и обмотки с изоляцией (катушки). Другие элементы имеют чисто конструктивную роль (крепежная арматура, выводы, корпус у закрытых конструкций).

Для изготовления сердечников трансформатора в качестве магнитного материала используются, электротехнические стали различных марок (горячительные – 1511, 1512, 1513, 1514, 1521 и холоднокатаные текстурованные – 3411, 3412, 3415, 3416).

В зависимости от технологии изготовления сердечники трансформатора малой мощности делятся на пластинчатые и ленточные. Первые собираются из отдельных штампованных пластин, изолированных друг от друга оксидной пленкой или слоем изоляционного лака, вторые – из ленты. По конструктивному выполнению пластинчатые и ленточные магнитопроводы подразделяются на стержневые, броневые и тороидальные (рис.1.1).

Стержневые пластинчатые – (П) магнитопроводы собираются из прямоугольных П-образных пластин, размеры которых не стандартизованы, а броневые пластинчатые (Ш) магнитопроводы собираются из Ш-образных пластин и прямоугольных перекрышек (рис.1.1, а и б).

Стержневые (ПЛ) и броневые (ШЛ) ленточные магнитопроводы собираются в стык из отдельных сердечников подковообразной формы (рис. 1.1 в и, г), при этом торцевые части тщательно шлифуются и склеиваются ферромагнитной пастой. Тороидальные ленточные (ОЛ) магнитопроводы (рис.1.1 д) изготавливаются путем навивки ленты стандартной ширины на оправу заданного диаметра. Сердечники обладают минимальным магнитным сопротивлением, что значительно снижает намагничивающий ток.

 

Рис. 1.1. Конструкции сердечников трансформаторов малой мощности:

а) стержневой пластинчатый (П); б) броневой пластинчатый (Ш);
в) стержневой ленточный (ПЛ); г) броневой ленточный (ШЛ);
д) тороидальный ленточный (ОЛ

Катушки трансформаторов представляют собой совокупность обмоток и систем изоляции, обеспечивающие нормальную работу в заданных условиях окружающей среды. Изоляционная система катушек включает в себя изоляцию обмоточных проводов, изоляцию обмоток от магнитопровода, междуслоевую изоляцию, междуобмоточную изоляцию и внешнюю изоляцию.

 Для изготовления обмоток применяются круглые медные и алюминиевые провода различных марок по нагревостойкости, а также алюминиевые фольга в виде ленты.

По виду изоляции обмоточные провода подразделяются на четыре группы:

1) с эмалевой изоляцией (ПЭЛ, ПЭВ-2, ПЭТ, ПЭТВ);

2) с волокнистой изоляцией (ПЛБД, ПСД);

3) с пленочной или бумажной;

4) с комбинированной изоляцией (ПЭЛШО).

 Наибольшее применение находят провода с эмалевой изоляцией, основные достоинства которых – малая толщина изоляционного слоя и невысокая стоимость.

 Изоляция обмоток от магнитопровода осуществляется при помощи каркасов. Простейший и наиболее распространенный тип каркаса представляет собой гильзу, изготовленную из электротехнического картона или склеенные из электрокартона каркасы. При массовом производстве трансформаторов используются сборные каркасы, изготовляемые из твердых изоляционных материалов (гетинакс или текстолит).

 В качестве материалов, используемых для межслоевой и межобмоточной изоляции, применяются бумаги, пропитанные изоляционным компаундом (кабельные марки К-12, телефонная КТИ, конденсаторная КОН-1 и др.).

 По способу укладки обмоточного материала на каркас катушки обмотки подразделяются на многослойные и галетные. Эскизы взаимного расположения обмоток представлены на рис. 1.2.

Рис.1.2. Расположение обмоток в трансформаторах малой мощности:
а) и б) стержневые двухкатушечные; в) броневой; г) стержневой однокатушечный.

Расположение обмоток по рис. 1.2а применяется в высоковольтных трансформаторов и позволяет улучшить изоляцию друг от друга, а недостаток схемы – большое рассеяние.

Конструкции обмоток по рис. 1.2б применяются в низковольтных трансформаторах, где основными достоинствами является малая индуктивность рассеяния, меньшая толщина обмотки, меньший расход обмоточных проводов и относительно увеличенная поверхность охлаждения.

  Достоинства броневого трансформатора, изображенного на рис. 1.2в в наличие одной катушки, более высокий коэффициент заполнения окна сердечника обмоточным проводом, частичная защита обмотки ярмом сердечника от механических повреждений.

  Стержневой однокатушечный трансформатор (рис.1.2г) имеет преимущество перед двухкатушечным в простоте конструкции, а недостаток – повышенный расход обмоточного материала.

  Кроме сердечника и обмоток в конструкцию трансформатора малой мощности входят детали для сборки отдельных частей магнитопровода крепления собранного трансформатора, клеммы для присоединения концов обмоток, охлаждения магнитопровода и катушек, защиты от механических повреждений и влагозащиты.

 Пластинчатые магнитопроводы после сборки стягиваются шпильками посредством металлических пластинок или специальными накладками, которые одновременно используются для крепления трансформатора.

  При малых размерах магнитопровода для стирки железа иногда используют обойму специальной формы, в которую запрессовывают собранный трансформатор (рис. 1.3). Применяется также сборка пластинчатых магнитопроводов в пластмассовых обоймах.

Рис. 1.3. Трансформатор с запрессованным в обойму сердечником

Конструкция стяжки и крепления разрезных ленточных сердечников стержневого трансформатора с двумя катушками представлена на рис. 1.4. Здесь крепление магнитопровода осуществляется при помощи накладок 1. стягивание шпильками 2. Накладки имеют ребра жесткости, а основание трансформатора имеет отверстие 3 для крепления его к панели.

Рис 1.4. Конструкции крепления и стяжки ленточных стержневых трансформаторов.

Рис. 1.5. Трансформатор броневого типа с ленточным магнитопроводом.


Для ленточных трансформаторов броневого типа при мощности от 50 ВА до 1000 ВА рекомендуется конструкция, приведенная на рис. 1.5. В этом случае сердечники стягиваются стальными лентами с помощью болтов. Для защиты катушки от повреждения и теплоотвода служит кожух с выштампованными в нем отверстиями. Крепление трансформатора осуществляется двумя Г-образными стойками.

Основной задачей при расчете трансформаторов малой мощности является уменьшение габаритных размерах и массы при заданных ограничениях на рабочую температуру и падение напряжения. Увеличение магнитной индукции в сердечнике и плотности тока в обмотках обеспечивают уменьшение габаритов и массы трансформатора, но при этом возрастают потери в сердечнике и ток холостого хода, а также растут потери в обмотках и падение напряжения.

Для любого трансформатора должен быть обеспечен определенный тепловой режим, чтобы перегрев обмоток не превышал допустимой величины, определяемой классом электрической изоляции и сроком службы. Поэтому ограничение перегрева не выше допустимой величины является первоочередным и обязательным требованием. Это требование обуславливает выбор предельных электромагнитных нагрузок и предопределяет в значительной мере порядок расчета.

Однако может встретиться и более важное требование, приводящее к необходимости снизить величины этих нагрузок, выбранных из условия допустимого перегрева. Таким требованием для трансформатора малой мощности может оказаться соблюдение допустимой величины падения напряжения в обмотках при нагрузке, так как эта величина определяет стабильность вторичного напряжения трансформатора при колебаниях тока нагрузки и температуры окружающей среды.

Таким образом, для силовых трансформаторов малой мощности существует два основных критерия проектирования: допустимый (заданный) перегрев или допустимое (заданное) падение напряжения. Один из этих критериев всегда является более важным и определяет весь ход проектирования.

Значения магнитной индукции и плотности тока при расчете трансформатора выбирают исходя из заданных ограничений на рабочую температуру частей трансформатора, падение напряжения и ток холостого хода, который вследствие повышенного магнитного сопротивления стыков велик и достигает 20 % номинального тока при частоте 400 Гц и 50 % при частоте 50 Гц.

Варианты заданий предусматривают тепловой расчет трансформатора, когда в качестве основного ограничения принимается допустимая для принятого класса изоляции рабочая температура в пределах от 95 ºС до 105 ºС. При расчете на заданную величину падения напряжения рабочая температура частей трансформатора может быть ниже максимально допустимой для выбранного вида изоляции провода, т.е. для изоляции класса А ≤ 105 ºС.

Другая особенность методики расчета заключается в том, что каждый раздел завершается примером вычисления с использованием компьютерных технологий. Это позволяет выбрать оптимальные параметры трансформатора малой мощности, варьируя различными геометрическими соотношениями размеров магнитопровода, а также исследовать влияние марки стали, плотности тока в обмотках и расчетных коэффициентов на весовые, габаритные и энергетические показатели трансформатора малой мощности.

Электрические цепи могут быть простыми и сложными.

Закон Джоуля–Ленца позволяет определить количество тепловой энергии, которая выделяется на сопротивлении r при протекании по нему электрического тока.

Расчет простых цепей постоянного тока .

Курсовая по ТОЭ Примеры выполнения заданий