Формула габаритной мощности трансформатора. Дроссели и магнитные усилители

"Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники"

Кафедра защиты информации

Реферат

на тему:

"Формула габаритной мощности трансформатора. Дроссели и магнитные усилители"

Минск, 2009

1. Формула габаритной мощности трансформатора

Она связывает технические и эксплуатационные характеристики трансформатора (электрические) с параметрами, определяющими габариты его конструкции (площадь поперечного сечения стали сердечника (), и площадью окна магнитопровода ().

Рисунок 1 - Трансформатор

- полная мощность трансформатора

=

(1)

(2)

- коэффициент заполнения сердечника сталью.

Если j[А/мм] - плотность тока, тогда ток в первой обмотке и во второй:

  (3)

(4)

- коэффициент заполнения окна проводами (медью).

=0,2..0,4 (плохо заполняет).

Формула габаритной мощности:

(5)

При проектировании трансформатора габариты сердечника являются искомыми. Поэтому формулу разрешают относительно искомых параметров, которые даны в виде произведения.

(6)

При учете потерь, обуславливающий реальный КПД=η, формула габаритной мощности приобретает следующий вид:

[] (7)

j=[А/]; f=[Гц]; =[B*A]; =[Тесла]

Приведенная формула является центральной при проведении расчетов и конструировании трансформаторов. Расчет трансформаторов ведется методом последовательного приближения (инженерного).

Вначале задаются с использованием требований ТЗ (техническое задание) и справочных данных величинами, фигурирующими в правой части формулы и вычисляют ориентировочное значение произведения .

По величине , с учетом выбранного критерия оптимальности (min, minM(массы), minV(габаритов)). Выбираются из стандартных типовых размеров параметры магнитопровода.

Производится электрический расчет обмоток и тепловой расчет для трансформаторов в рабочем режиме. В случае необходимости производится перевыбор сердечника, и все расчеты осуществляются вновь для всех интересующих величин.

а) б)

в)

Рисунок 2 – Ориентировочные зависимости от мощности трансформатора: а) – плотности тока в обмотке; б) – максимального значения магнитной индукции; в) – КПД.

Нагрузочная характеристика и КПД трансформатора

Рисунок 3 – Эквивалентная схема вторичной обмотки

Рисунок 4 – Нагрузочная кривая трансформатора

Какую бы нагрузку мы не включали или как бы не изменяли, ток нам бы хотелось, чтобы напряжение не изменялось и равнялось . Но этого не будет.

Анализ показывает, что с ростом потребляемого тока нагрузкой, напряжение на выходе трансформатора не остается неизменным из-за увеличивающегося падения напряжения на его внутреннем сопротивлении и при индуктивном характере нагрузки убывает, а при емкостном – возрастает.

При номинальном значении тока имеются отличия от ЭДС во вторичной обмотке. Нагрузочная характеристика (зависимость напряжения на выходе от потребляемого тока) является важной для любого источника.

При построении нагрузочной характеристики удобно пользоваться не абсолютными значениями тока и напряжения, а нормированными:

  (8)

КПД трансформатора в рабочем режиме складывается из полезной мощности Р и

(9)

с – сталь

м – медь

КПД является функцией коэффициента нагрузки  ()

(10)

т.е. в разных режимах КПД разное. Причем функция  имеет экстремум:

Рисунок 5 – Зависимость КПД от коэффициента нагрузки