шению площади, занимаемой проводниками всех обмоток катушки, к площади окна магнитопровода и коэффициент полезного действия г[. В данной таблице рекомендуемые величины приведены для магнитопроводов из сталей марок Э340, Э360 толщиной 0,15 мм, работающих на частоте 400 Гц.

При исходных данных, не позволяющих пользоваться табл. 4.4, значения В и / могут быть найдены аналитически на основании соотношений, приведенных в [13].

Необходимо учитывать, что В в магнитопроводе является основным фактором при достижении требуемых массы, габаритных размеров, стоимости, надежности и теплового режима трансформатора. Для существенного уменьшения массы и габаритных размеров трансформатора увеличивают магнитную индукцию в магнитопроводе и плотность тока в обмотках (выбирают по табл. 4.4 большие значения из приведенных). Однако при этом растут температура нагрева трансформатора, ток холостого хода и падение напряжения в обмотках.

Повышение температуры нагрева вызывает снижение вероятности безотказной работы трансформатора. Для обеспечения требуемой надежности при высокой рабочей температуре необходимо использовать более качественные изоляционные материалы, что вызывает увеличение стоимости трансформатора. Расчет оптимальных значений В и / подробно рассмотрен в [1]. Так как температура нагрева трансформатора не может расти безгранично, то существует ее предельное значение, которому соответствуют критические значения магнитной индукции, плотности тока, а следовательно, и мощности трансформатора. Последняя увеличивается с ростом температуры нагрева, удельных коэффициентов теплоотдачи элементов конструкции трансформатора, при применении изоляционных материалов с более высокими рабочими температурами и уменьшается с ростом рабочей частоты, тока холостого хода, падения напряжения в обмотках, удельных потерь в материале сердечника. Для тороидальных трансформаторов при частоте 400 Гц критическая мощность составляет 100-200 В-А.

5. Выбирают коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью йот, равный отношению площади сечения стали сердечника (без учета изоляционного покрытия ленты) к площади геометрического сечения магнитопровода. Значение к зависит от техно-

логни изготовления магнитопровода, является функцией толщины ленты, ее изоляционного покрытия; оно убывает с уменьшением толщины ленты, которую выбирают с учетом рабочей частоты трансформатора (чем выше частота, тем тоньше должна быть лента). Значения кт приведены в [13]. Для тороидальных сердечников fecT=0,87-f-0,9.

6. Определяют произведение площади сечения стали 5от и площади окна магнитопровода 5(,к.

5с Ак = -Рг • 10 V(2,22Б „,,/cp*okct/) •

Отметим, что полученное значение SotSo можно реализовать, изменяя Sot и 5ок, что позволяет выполнить заданные в ТЗ требования. Например, для минимизации падения напряжения в обмотках следует увеличить сечения их проводов, что потребует увеличения S и, как следствие, уменьшения St (для сохранения полученного значения StSoJ. Но стоимость меди больше стоимости стали, поэтому данное решение приведет к росту стоимости трансформатора. При уменьшении 5ст нарушится режим работы магнитопровода, что может вызвать возрастание потерь в нем и, следовательно, увеличение температуры нагрева трансформатора, приводящее к снижению его надежности. И наоборот, увеличивая Sot и одновременно уменьшая S, снижают стоимость трансформатора. Но так как плотность электротехнических сталей больше плотности меди, возрастет масса трансформатора.

Таким образом, необходимо оптимизировать конструкции трансформаторов, режимы их работы и применение типоразмеров магнитопроводов в соответствии со стандартизованными рядами [1].

7. По табл. 4.5 выбирают магнитопровод с ближайшим большим значением SctS и выписывают его параметры: внутренний диаметр d, наружный диаметр D, ширину ленты Ь, массу Мот, Длину пути магнитного потока в магнитопроводе ?от-

8. Вычисляют ток первичной обмотки:

/, = Р,/(/,Т1С03ф),

где cos ф - коэффициент мощности трансформатора.

9. Определяют число витков обмоток:

N, = [U, (1 -f AU, 10-). ЩЦШВМУ,

= (1 + . 10-). 10]/(4,44fi„,axSc,/),

где jVi - число витков первичной обмотки; AUi - падение напряжения в первичной обмотке, выраженное в процентах от номинального значения напряжения первичной обмотки; Nt - число витков г-й вторичной обмотки; At/aj - падение напряжения в г-й вторичной обмотке, выраженное в процентах от соответствующего номинального напряжения обмотки. Значения AUi и АУц выбирают по табл. 4.5. Так как в многообмоточном трансформаторе активные и реактивные сопротивления вторичных обмоток растут по мере удаления от магнитопровода (увеличивается длина витка и его диаметр), то рекомендуется принимать значеиия AUn для

Таблица 4.5