Материал: 847

80

Здесь сл — толщина межслойной изоляции, в среднем — 0,1 мм. 5. Сечение катушки и коэффициент ее заполнения:

где Sn — сечение провода без изоляции.

Формулы для расчетов, приведенные выше, будут аналогичными и при наличии нескольких обмоток, для каждой из которых будут свои значения Wcлi , ncлi , скi . Между обмотками и снаружи

катушки выполняется дополнительный слой изоляции (кроме межслойной) с толщиной мо ≈ 0,2 мм. Расчеты величин ведут, начиная

с обмотки, располагаемой первой к магнитропроводу. Силовые обмотки, выполняемые более толстым проводом, располагают верхними слоями.

Примеры раскладок обмоток двухобмоточных трансформаторов СТ-НЗ и ТТ приведены в разделах 3.3, 3.4.

3.7 Расчет технических показателей МЭ

К техническим показателям относятся: активные и реактивные сопротивления обмоток, вес обмоточного материала и магнитопровода, общий вес МЭ, его стоимость, коэффициенты полезного действия и мощности, при необходимости — габаритный объем и проходная емкость, удельно-экономические показатели: вес, стоимость на единицу габаритной мощности,

До расчета указанных показателей должны быть определены все линейные размеры магнитопровода и обмоток в катушке.

81

Активное сопротивление обмоток

где ρкi — удельное сопротивление Ом мм2/м при заданном пере-

греве τ;

Wi , Lкi — число витков и средняя длина витка [м] i-й обмотки; Sni — сечение провода, мм2 (без изоляции, чистое).

Индуктивное сопротивление обмоток, обусловленное пото-

ками рассеяния

Здесь, Lк , nк — средняя длина катушки по периметру и число катушек на магнитопроводе;

ск , hк — толщина и высота катушки; W1 — число витков первичной обмотки;

μ0 = 4π10−7 Гн/м — магнитная проницаемость вакуума (поч-

ти одинакова с воздухом).

Все линейные размеры берутся в метрах.

Индуктивность рассеяния катушки LS между обмотками в за-

82

где Lкi , Wi , Sni — средняя длина витка, число витков и сечение проводника без изоляции i-й обмотки.

Потери мощности в активных сопротивления обмотки

где Ii , Ri — ток и активное сопротивление i-й обмотки.

Потери мощности в магнитопроводе, см. формулу (1.3.4):

η =1−Δη.

Фактическое заполнение окна магнитопровода проводниками

83

где Wi , Sni — число витков i-ой обмотки и сечение ее проводников без изоляции.

где Gc , Gк — вес магнитопровода и катушек, соответственно;

Цc , Цк — цена изготовленных магнитопровода и катушек;

кд — коэффициент дополнительных работ: сборка-монтаж,

пропитка, испытание и др. Средне расчетное кд = 1,2.

где Эg , Эц , ЭV — вес, цена и объем МЭ на единицу мощности.

Объем МЭ измеряется произведением габаритных размеров по ширине, толщине и высоте.

Для конструкций на рис. 1.1 величина VМЭ определяется следующим образом:

броневая — VМЭ = (2а+ 2с)(b + 2ск )(h +а), стержневая — VМЭ = (2а+с+ 2ск )(b + 2ск )(h + 2а),

тороидальная — VМЭ = (2а+ с+ 2скн )2 (b + 2скв ) π4,

чашечная — VМЭ = (1,2а+ 2с)2 (h +0,2a ) π4.

В заключение отметим, что параметры и величины МЭ, рассчитанные по формулам раздела 3, будут отличаться от фактических значений не более чем на ±10 %.

84

3.8Приближенный расчет МЭ по габаритной мощности

Методика такого расчета изложена в работах [1, 2, 8, 9 и др.]. Исходной позицией для расчетов параметров МЭ является габаритная мощность P1:

По найденному из (3.7.2) произведению Soк Sc в справочной

литературе (см. табл. П.9, П.10, П.11) выбирается магнитопровод для заранее выбранной конструкции — броневая, стержневая, тороид и т.д., записываются его линейные размеры, вес, удельные потери мощности при базовых значениях f10 и В0 и другие показате-

ли. По параметрам магнитопровода рассчитываются обмотки и конструктивы катушек с этими обмотками, все другие электрические и технические показатели МЭ.

Метод расчета включен в учебные пособия вузов, в том числе для специальности промэлектроника, как «ручной» метод в отличие от машинных методов.

Если результаты расчетов получились неудовлетворительными, например — катушка не помещается в окне магнитопровода или наоборот окно слабо заполнено катушкой; температура нагрева выше допустимой или наоборот — слишком занижена, плохое соотношение потерь мощности в стали и обмотках, неудовлетворительный КПД и другие слабые показатели, то выбирается магнитопровод с другими размерами и расчеты повторяются.

Здесь очевиден метод последовательного приближения к требуемым результатам. Причиной многовариантности получаемых ре-

зультатов является необходимость предварительно задаться ве-

личиной плотности тока в обмотках j и индукцией магнитопровода В. Для меньшей ошибки выбора этих величин предлагается находить их по усредненным кривым j = f (P1 f1 ) и B = ϕ(P1 f1 ), одна-