Материал: 847

85

ко это не всегда гарантирует одноразовый расчет. Не ясно заранее, для каких проводников рассчитывается МЭ (алюминий, медь, их формулы и др.) Более того, даже считающийся удачным расчет может дать удельно-экономические показатели для МЭ значительно хуже (иногда в 1,5 и более раз) оптимальных.

Но главный недостаток расчетов МЭ по заданной габаритной мощности не в указанном выше. Он никогда не будет достигать цели оптимального проектирования МЭ по заданному критерию минимума ТЭП (минимум стоимости, веса, объема или компромисса). Получится, что получится.

Докажем это на примере раздела 4.1 книги после расчета тороидального двухобмоточного трансформатора с алюминиевыми обмотками по критерию минимума стоимости. Получены данные

P1 = U1 I1 = 5320 Вт;

Sок =18, 43 см2, Sc = 32 см2; Sок Sc =18, 43 32 594 см2;

а = 40 мм, с = 48 мм, b = 80 мм; y = b = 80 = 2, x = c = 48 =1, 2;

Это все для минимума стоимости, причем значения y, x, KS со-

ответствуют данным таблицы П.7, в. Баланс для мощности выполняется:

P1 = U1 I1 = 4кф n0 кзс кок j B f1 Soк Sc

5320 = 4 1,11 0,5 0,85 0, 224 0, 29(Тл) 3,7 103 А 2 103 [Гц]м2

1,843 10−3 м2 3, 2 10−3 м2 = 5320 [Вт].

Полный баланс! Запомним цифры

Sc = 32 см2, Sок =18, 43 см2; Sc Sок = 32 18, 43 590 см4.

В Приложении П11, а имеем Sc Sок = 600 см4.

86

Но при этом Sc = 12 см2 (у нас 32), Sок = 50 см2 (у нас 18,4) и соответственно для Sc Sок = 600 по методу заданной мощности P1

должны иметь линейные размеры в мм:

с = 80 (48), b = 50 (80), а = 24 (40), х = 3,3 (1,2), y = 3,3 (2), KS = 2,6 (5,5).

Показатели без скобок соответствуют, примерно, минимуму веса (но не стоимости, см. показатели в скобках) и не ясно при каких проводниках обмоток (медных, алюминиевых, круглых, много жильных и др.).

Минимума стоимости не получилось! Да это было малове-

роятно, так как заранее не указывалось, что нужно иметь в результате расчетов.

Учитывая указанные выше недостатки методику расчета магнитных элементов по сечениям окна и сердечника магнитопровода при известной габаритной мощности целесообразно считать устаревшей.

87

4 ПРИМЕРЫ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ МЭ

4.1Пример расчета двухобмоточного трансформатора с тороидальным магнитопроводом

Рассчитать двухобмоточный трансформатор с алюминиевыми обмотками на тороидальном магнитопроводе, работающий в условиях принудительного воздушного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию минимальной стоимости на единицу входной мощности при номинальных данных:

88

Sn1 ≈ U2н Sn2 = 48 40 ≈15 мм2. U1н 127

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается, согласно формуле (3.4.1) в [1], не более

Snf =14/ f1, кГц = 14/2 = 7 мм2 .

Придется обе обмотки делать многожильными или расщипленными.

При заданной рабочей частоте f1 = 2000 Гц материалом для магнитопровода целесообразно выбрать ленточную электротехническую сталь марки 3422 (Э350) с толщиной ленты 0,08 мм (см. ниже таблицу).

Примечание: при выборе материала магнитопроводов предлагается в [1,8] следующая рекомендация:

Следует также руководствоваться при выборе магнитного материала такими данными справочной литературы, как:

−стоимость ленточной электротехнической стали против листовой больше в 1,8÷2 раза;

−сплавы 50Н, 50 НП, 50 НХС примерно в 2 раза дороже ленточной электротехнической стали;

89

−сплавы (73÷79) НМ, 80НХС (пермаллой) примерно в 3 раза дороже ленточных электротехнических сталей;

−переход к более тонкому листу ленточных материалов удорожает электротехническую сталь на 30÷50% и сплавы на 15÷20% для каждой ступени утоньшения.

Пользуясь данными таблиц П1÷П7 Приложений методического пособия [1], выбираем для расчета трансформатора параметры материала магнитопровода, алюминиевых обмоток и показатели геометрии для минимальной стоимости. Выбранные параметры записаны в таблицах 4.1.1, 4.1.2.

Таблица 4.1.2

Эскиз рассчитываемого тороидального трансформатора показан на рис. 4.1.1. Здесь выдержаны соотношения размеров: c / a = x =1,2 ,

b / a = y = 2, скв = 0,35с, cко = 0,2с.