Максимальное вторичное напряжение холостого хода


 

U20max = 1,0/5ZвкI2кmax = 1,05 I2кmax,

 

где I2кmax – максимальное значение тока короткого замыкания машины; зависит от максимального вторичного напряжения сварочного трансформатора (в режиме холостого хода) U20max и полного сопротивления короткого замыкания Z2k машины.

Далее разбивают напряжения по ступеням; желательно, чтобы отношение напряжений на смежных ступенях U20n/U20(n-1) = const. При этом коэффициент трансформации на всех ступенях должен равняться целому числу.

Число витков первичной обмотки при W2 = 1 на номинальной ступени

 

W1H = U1T/U20H,

 

где U – напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора.

При использовании электромагнитного контактора падением напряжения DUп в контакторе пренебрегают, и U1H = U1T, (где U – напряжение сети). При использовании вентильного контактора имеет место падение напряжения на открытом вентиле. Принимают DUп = 2...5 В для тиристорного и DUп = 20...35 В для игнитронного контактора.

Полученное число витков первичной обмотки округляют до ближайшего целого числа и корректируют расчетное значение напряжения U20Н.

Минимальное число витков (на максимальной ступени)

 

W1min = U1T/U20max.

 

Выбирают различные законы изменения напряжения U20 по ступеням. Например, изменение числа витков первичной обмотки по ступеням по арифметической прогрессии для схемы (рис. 10) можно определить по уравнению

 

Dс = Wр – 1)/

или

Dс = W1minр – 1)/(Nс – 1),

 

где Nc – число ступеней регулирования вторичного напряжения (обычно принимают равным 4…16);

Кр – коэффициент глубины регулирования Кр = U2max/U2min.

При наличии только одних параллельно-последовательных групп (без катушки d) Кр = 2.

Изменение Dс округляют до целого числа и разбивают числа витков по секциям. Для широко распространенной схемы регулирования (рис. 10) при Кр = 2 каждая из секций состоит из двух одинаковых частей (катушек) с числами витков Dс, 2Dс, 4Dс, 8Dс и т. д.

 
 

 

 


Рисунок 10 – Схема регулирования вторичного напряжения

трансформатора

 

Полученные значения чисел витков по ступеням и рассчитанные

 

U20K = U1T/W1K

 

сводят в таблицу (W – число витков к-й ступени).

Сечение витков первичной обмотки рассчитывают по длительному току

I1дл = К1I2дл/W1,

 

где К1 = 1,03...1,17 – коэффициент, учитывающий ток холостого хода;

I2дл – номинальный делительный вторичный ток, устанавливается по ГОСТ 297 – 80.

Сечение первичной обмотки

 

q1 = I1дл/j1,

 

где j1 – допустимая плотность тока в первичной обмотке (j1 = 3,2…3,6 А/мм2 для дисковой катушки, плотно прижатой к дискам вторичного витка, охлаждаемого водой, и j1 = 1,5…2,1 А/мм2 при охлаждении водой только колодок вторичной обмотки).

По сечениям q всех дисковых катушек (секций) выбирают один или два типа прямоугольного провода (по ГОСТ 434 – 78).

При расчете вторичного витка определяют его сечение и разбивают на число параллельных элементов (дисков). При этом толщина дисков должна быть не менее 6 мм из-за удобства припайки охлаждаемой трубки и не более 20…25 мм во избежание повышенных дополнительных потерь. Сечение вторичного витка

 

q2 = I2дл/j2,

 

где j2 – допустимая плотность тока в витке (для водоохлаждаемого диска из меди марки М1 с припаянными по периметру трубками j2 = 4,5…5,5 А/мм2; литого алюминиевого диска с залитыми внутри трубками охлаждения j2 = 1,5…2 А/мм2).

Число дисков определяется числом катушек первичной обмотки и для схемы на рис. 10 в 2 раза меньше числа катушек первичной обмотки.

Расчет магнитопроводов включает определение сечения и размеров стержня: толщины набора, высоты и ширины окна и т. д.

Сечение стержня

 

Fс = U/ (4,44f1W Вн),

 

где Вн = 1,3…1,8 Тл, выбираемая в зависимости от ПВ, мощности трансформатора и формы пластин, из которых собран стержень, и марки стали.

Найденное сечение стержня в дальнейшем корректируется при проверке максимального значения тока холостого хода. Из-за неплотной сборки стальных листов и наличия изоляции фактическое сечение стержня несколько больше.

Форму сечения стержня (с учетом уменьшения размеров трансформаторов) принимают прямоугольной с отношением сторон h/b = 1…3 (рис. 11). Размеры окна (d и c) выбирают в зависимости от полного сечения обмоток, которые должны быть уложены в окне, с учетом изоляции, прокладок и каналов охлаждения:

 

Sо = с d = ( ) / Кз.о,

 

где Кз.о – коэффициент заполнения окна (обычно Кз.о = 0,27…0,5).

 

 
 

 


Рисунок 11 – Размеры магнитопроводов

 

Из условий экономичного раскроя стандартного листа стали соотношение сторон окна с/d принимают в пределах 1…2,5. Далее проверяют укладку меди в окне с одновременным установлением размеров катушек первичной обмотки и дисков вторичного витка (рис. 12, а и б).


 

 

а и б – размещение обмоток в окне

Рисунок 12 – К расчету трансформатора

 

Между катушками первичной обмотки трансформатора оставляют зазор D11 = 10…14 мм для размещения отводов и клиньев. Внутренний размер изолированной катушки по ширине выбирают на 8…15 мм больше ширины стержня: b= b + (8…15) мм, а по длине на 20…40 мм; h= h + (20…40) мм для установки клиньев и свободного надевания катушек. Радиальный размер катушки h1

h1 = Wки + б) + D,

 

где Wк – число витков в катушке;

аи – толщина обмоточного провода с изоляцией, мм;

б – толщина межвитковой изоляции, мм;

Δ = 7…12 мм – суммарная толщина наружной изоляции катушки.

Толщина катушки

 

D1 = bи + hи,

 

где bи – высота провода с изоляцией;

hи – суммарная толщина наружной изоляции.

Высота катушки в месте вывода

 

D1К = D1 + DВ,

 

где DВ – суммарная толщина вывода с изоляцией.

Внутренний размер дисков вторичного витка выбирают меньше по ширине на 2…3 мм, а по длине – на 1…2 мм внутренних размеров катушек. Радиальный размер диска принимают больше радиального размера катушки с учетом припаянных трубок охлаждения.

При проверке укладки катушек должно быть соблюдено условие

 

С ³ НО + (6…12) мм, (1)

 

где НО = åD1 + КДD2 + 2КдD12 + (КД – 1)D11 – полная высота обмоток в окне;

D2 – толщина диска вторичной обмотки;

D12 – толщина изоляционных прокладок между первичной и вторичной обмотками;

КД – число дисков вторичной обмотки.

Если условие (1) не выполняется, уточняют размер окна.

Далее выполняют проверочный расчет трансформатора для определения его потерь, КПД и условий охлаждения.

Ток холостого хода

Активную составляющую тока Ioa определяют по формуле

 

Ioa = Ко Ро/U,

 

где Ро = rоG – потери холостого хода, Вт;

ро – удельные потери в стали, Вт/кг (рис. 13);

G – масса стали магнитопровода, кг;

Ко » 1,2 – коэффициент добавочных потерь.

 

1 – сталь 1211; 2 – сталь 1511; 3 – сталь3413;

толщина листов 0,5 мм

Рисунок 13 – Зависимость удельных потерь мощности pо в

магнитопроводе от индукции В

 

Составляющую тока Iор (намагничивающий ток) определяют по формуле

 

Iор = (Нср 1ср.м + Но ns105)|(Кг W Ö2),

 

где Нср 1ср.м – магнитодвижущая сила, необходимая для создания магнитного потока в магнитопроводе, А;

Нср – напряженность магнитного поля на 1 см длины стали, А/см; определяется по графику на рис. 14;

1ср.м – средняя длина магнитной силовой линии, см (см. рис. 12, а);

Но » Во /mо – напряженность магнитного поля в стыке, А/см;

n и s – число и размер (s = 0,005 см) зазоров в магнитной цепи;

Кг – коэффициент, учитывающий уменьшение тока холостого хода из-за наличия высших гармоник.

Для индукций 1,2…1,8 Тл коэффициент Кг может быть определен по соотношению

Кг = 1 / (1,9 – 0,8Вн) = 1,06…2,17.

 

 

1 – сталь 1211; 2 – сталь 1511; 3 – сталь 3413;

толщина листов 0,5 мм

Рисунок 14 – Зависимость индукции от напряженности магнитного

поля

 

Относительное значение тока холостого хода (io = Io·100 %/I1дл.н) не должно быть больше значений (ГОСТ 297– 80): 50 % при токе I2дл.н до 2500 А; 32 % при токе I2дл.н до 5000 А; 20 % при токе I2дл.н свыше 5000 А. В случае получения тока io более допустимого сечение стержня магнитопровода пересчитывают с уменьшением значений расчетной индукции.

Активные сопротивления обмоток^

 

r = r1Kn1l1срW/q1 и r = r2Кn2l2срW2/q2,

 

где r1 – удельное электросопротивление материала первичной обмотки при 75 °С для изоляции класса А; при 90 °С – для класса Е; при 100 °С – для класса В и т. д.

r2 – удельное электросопротивление для материала вторичной обмотки при 40 °С (при водяном охлаждении независимо от класса изоляции);

l1ср и l2ср – средняя длина одного витка обмоток;

Kn1 и Кn2 – коэффициенты поверхностного натяжения.

Потери мощности в обмотках при номинальном режиме работы^

 

Р = r I2; Р = r I2св.н и Рк = Р + Р.

 

Приведенное к первичной обмотке индуктивное сопротивление обмоток трансформатора с дисковыми обмотками при симметричном их расположении

 

Х/Т + 25¦1DW2 sS 10-8/ (p lS),

 

где D = h1 + b1K – расстояние между серединами обмоток в окне, см;

р – число групп катушек;

sS – эквивалентное расстояние между первичной и вторичной обмотками, см

 

sS = D12 + (D1 + D2/2)/3;

 

lS – расчетная длина средней силовой линии магнитного потока рассеяния.

Полученное значение Х/Т увеличивает в 1,2…1,4 раза для учета влияния выводов вторичной обмотки. Полное индуктивное сопротивление обмоток, приведенное к вторичной обмотке,

 

Х//Т = (1,2…1,4) Х/Т / W2.

 

Коэффициент мощности машины при нормальной нагрузке

 

сos j = (RЭ.Э + R2)/Ö(RЭ.Э + R2)2 + Х22.

 

КПД трансформатора

 

h = 1 – [åP/ U2T I СВ.Н cosj + åP],

 

где åP = Ро + Рк – суммарные потери в меди и стали;

U2T » U20Н – напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора при номинальной нагрузке.

Количество воды, необходимое для охлаждения трансформатора,

 

QЖ = 0,24 РК.ДЛ /DТ,

 

где QЖ – расход воды, см3/с;

DТ = (5…10 °С) – перепад температур входящей и выходящей воды.

Диаметр трубки охлаждения dТ, см, обычно равен толщине диска. Скорость воды в трубке

 

V = 0,04 QЖ / (pd2Т) £ 3 м/с.



Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 1662;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.029 сек.