В результате расчета электрических параметров трансформатора определяются следующие данные: индуктивность первичной обмотки
трансформатора L1 (Гн), индуктивность рассеяния LS (Гн), сопротивление
первичной обмотки r1 (Ом), сопротивление вторичной обмотки r2 (Ом),
коэффициент полезного действия η, коэффициент рассеяния σ, постоянная времени первичной обмотки τ1
(сек.), коэффициент трансформации п.
Ниже приводится конструктивный расчет трансформаторов малой и средней мощности, выполненных на сердечниках броневого
типа. Взяты наиболее распространенные конструкции обмоток: обычная слоевая и слоевая с разделенной на две части одной из
обмоток. Методика расчета составлена по материалам книги Г. С. Цыкина «Трансформаторы низкой частоты" (Связьиздат, 1950
год).
Конструктивный расчет сводится к выбору магнитного материала и размеров сердечника трансформатора, определению числа
витков и диаметра провода и проверке возможности размещения обмоток на сердечнике.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А — конструктивная постоянная трансформатора.
µ — магнитная проницаемость материала сердечника.
Втн — амплитуда переменной индукции в сердечнике на низшей рабочей частоте fн,
Гц.
qс — поперечное сечение сердечника, см2.
lc — средняя длина силовой линии сердечника, см.
lм — средняя длина витка обмотки, м.
lz — длина немагнитного зазора, см.
Км — коэффициент заполнения обмотки проводом при намотке вразброс.
d1 , d2 — диаметры проводов первичной и вторичной
обмоток без изоляции, мм.
d1ИЗ , d2ИЗ — диаметры проводов с изоляцией, мм.
А1, А2 — соответственно толщина первичной и вторичной обмоток, мм.
С1, С2 — число слоев первичной и вторичной обмоток при намотке в слой.
δпр — толщина изолирующей прокладки между слоями, мм.
δ — толщина изолирующей прокладки между обмотками, мм.
Uм1 — амплитуда напряжения, подводимого к первичной обмотке, В.
I0 — постоянная составляющая тока в первичной обмотке, А.
Геометрические размеры сердечника и размеры обмоток указаны на рис. 1, 2 и 3.
Рас. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
ВЫБОР МАТЕРИАЛА СЕРДЕЧНИКА
Сердечник выходного трансформатора целесообразно выполнить из трансформаторной стали Э4АА или стали ХВП. Пермаллоевый
сердечник дорог и неэффективен ввиду снижения магнитной проницаемости при значительном подмагничивании. В то же время применение
пермаллоевого сердечника во входном трансформаторе позволяет получить малую индуктивность рассеяния, уменьшить его размеры
и вес. При σ > 0,003 можно выбрать трансформаторную сталь или пермаллой. Если δ < 0,003 до 0,0001,
необходимо взять пермаллой.
ВЫБОР РАЗМЕРОВ СЕРДЕЧНИКА
Размеры сердечника выбираются по конструктивной постоянной А, которая вычисляется из выражения (1) для
той магнитной проницаемости, которая получится при работе трансформатора. Найдя значение А, подбирают по табл.
3 сердечник такого типа, конструктивная постоянная которого равна или несколько больше найденной. Действующая магнитная проницаемость
очень сильно зависит от постоянной составляющей индукции, т. е. от подмагничивающего тока I0, и
от амплитуды переменной индукции на низшей рабочей частоте Втн. Поэтому для различных условий работы
трансформатора проницаемость определяют по-разному.
Входной трансформатор. При работе без подмагничивания с малыми входными напряжениями проницаемость равна начальной µ~н
и для выбранного материала находится по табл. 1.
Таблица 1
Средние значения начальной проницаемости некоторых магнитных материалов
Сорт магнитного материала | Начальная проницаемость µ~н |
Трансформаторная сталь Э4АА | 400 |
Сталь ХВП | 500 |
Пермаллой с 45% никеля | 2000 |
Пермаллой с 75% никеля | 8000 |
Выходной трансформатор с подмагничиванием (режим "А" по однотактной схеме). При подмагничивании проницаемость
магнитного материала падает. Для того чтобы проницаемость не уменьшалась значительно, в сердечнике нужно иметь немагнитный зазор длиной lz,
который создают с помощью тонкой прокладки. Приближенное значение начальной действующей проницаемости µzн
с учетом оптимального зазора, которое нужно подставлять в выражение (1), определяют из рис. 4, предварительно найдя величину
L1×I02. Вычислив конструктивную постоянную,
подбирают по табл. 3 такой сердечник, конструктивная постоянная которого равна или несколько больше найденной.
Рис. 4.
Выходной трансформатор без подмагничивания (режимы "А" и "В" в двухтактной схеме. Расчет производим
без учета асимметрии ламп двухтактного каскада). При определении конструктивной постоянной по формуле (1) полагают µ равной начальной проницаемости
µ~н и находят ее из табл. 1. Размеры сердечника выбирают по табл. 3 так же, как и в предыдущих случаях.
Часть [1] [2]
|