При заданных частоте повторения и длительности импульса, скважности 9=10* эффективное значение тока импульса в каждой из четырех секций вторичной и первичной обмоток составит:

280.10з

Vq iRiVg 4-1047 1104

а) /эф1 = /эфгП = 0,67-24 = 16 а;

б) /эф1 = 3,2 а;

в) /эф1 = 80 а.

Найдем расчетные значения токов в секциях при пренебрежении поверхностным эффектом:

Р2 = Уг1фФб + (2/ с) = 1/ о,672.2,8 + (2-0,82)2 ,93 .

V - УП,А+{-У - /16-2,8 27 а;

б) /р1 = 5,4 а;

в) /р1= 135 а.

Для уменьшения поверхностного эффекта целесообразно секции первичной обмотки, ток в которых относительно велик, выполнить из нескольких параллельных проводов. Диаметры этих проводов удобно принять равными диаметрам проводов секций вторичной обмотки. Тогда получим число проводов в каждой секции первичной обмотки:

ц) N = Ipi/Ipi = 27/1,98 я 14;

б) /V =3;

в) N = 70.

Число проводов в секции первичной обмотки варианта в получилось чрезмерно большим. Поэтому в варианте в целесообразней намотку первичной обмотки выполнить широкой и тонкой проводящей лентой. Вычислим диаметры проводов обмоток:

d,=d, = l,13]/ = 1.13-[/- 0.71 При этом коэффициент поверхностного эффекта будет:

fe l+2.18=.l+2.18 Jl:} =2,1.

Vtu 1A2-10-6

После увеличения диаметра проводов, связанного с учетом поверхностного эффекта, принимаем диаметр провода в 0.9 мм, что обеспечивает небольшое отличие от принятой ранее плотности тока.

Выбор марки провода и шага намотки может быть произведен только после того, как будут рассчитаны количества витков в обмотках и станут известными междувитковые напряжения. Для определенности в дальнейших расчетах примем пока шаг намотки равным 1,2 мм.

7-4. Выбор материала сердечника и расчет сечения сердечника

в качестве материала сердечника выберем сталь Э-310, как наиболее дешевую и обладающую высокими магнитными свойствами. Желая максимально уменьшить потери в сердечнике, примем толщину листа 0,05 мм. (Сталь Э-310 более тонкого проката не выпускается). Выбор стали Э-310 такой толщины предполагает

изготовление витых сердечников из ленты с последующим отжигом, что обеспечивает высокую прямоугольность петли гистерезиса. Для максимального уменьшения габаритов сердечника примем максимально возможное для стали Э-310 приращение индукции: ДВ = 2Bs = 3 тл.

Для осуществления режима работы со столь высоким приращением индукции вероятно потребуется ввести в трансформатор размагничивающее поле, так как ток заряда накопительного элемента может оказаться недостаточным для пере-магничивания сердечника. В данном случае, когда мощность трансформатора высока, усложнения, связанные с введением размагничивающего поля, можно считать оправданными.

Из рис. 3-10 находим, что удельные потери энергии в стали Э-310 при толщине листа 0,05 мм имеют величину 20-10~ дж1см. Следовательно, при частоте повторения импульсов 50 гц удельные потери мощности составят 0,1 emluv. Удельные потери в выбранном режиме относительно невысоки и можно не опасаться чрезмерно напряженного теплового режима сердечника.

Из рис. 3-11 находим, что в выбранном режиме, при толщине листа 0,05 мм, величина кажущейся магнитной проницаемости имеет значение 3000.

Современная технология изготовления витых сердечников позволяет принять коэффициент заполнения геометрического сечения сталью для ленты толщиной 0,05 мм равным 0,85.

Для получения минимального периметра примем сечение сердечника квадратным, чему соответствует к^ = \. Для выбранной схемы конических обмоток из четырех параллельных секций для всех трех вариантов имеем:

) =

0.03

di + ds

(4-.0.,) +

1,20-10-3-1- 1.20-10-3

= 3,45-10-- м.

Fc в связи с различными значениями коэффициента трансформации

для разных вариантов имеет различные значения:

л -г .

12 \

( -1)2

L 0.01

(4 --(24-)] =20,2-104 ф/м;

б) Fc{~ , =6,38-103 ф/м;

в) с(-. п) =5.4-106 ф/м.

Здесь отношение -- принято ориентировочно равным 0,1, а ej =£12 = 2,2. Вычисляя коэффициент Р, имеем: 2,15-10-%f Li

а) р =

2,15-10--3,25-2-10-б-12-103 3-0.85

j/o,5-3,45-10-3-20,2-104(l + -) (1+-) =1,67-10- м-сек;

б) р= 1,49-10- м-сек;

в) Р = 1,73-10 м-сек.

По формуле (5-10) определяем сечение сердечника:

а) S:

1+1/1 +

/2-1.б7-10--1\2 ~ V О.З-Ю-б )

0,3-10-° (0.01 + 0,03 + 0,0012 + о.ооЩ

1,67-10- -12

= 19,2-10- жг = 19.2 сж2;

б) S = 16,4 сл!;

в) S = 20 см.

Для получения квадратного сечения сердечников необходима сталь Э-310 с шириной ленты:

а) а = JAS = 11912 = 4,4 см = 44 мм;

б) а = 40.5 мм;

в) а= 44,7 мм.

Сталь Э-310 в лентах такой ширины промышленностью не выпускается. В соответствии с [7] выбираем ленту шириной 20 мм. Это позволит сделать сердечник из двух составных магнитопроводов с охлаждающим каналом для циркуляции масла и тем самым увеличить охлаждающую поверхность сердечника примерно в 2 раза. При этом, однако, не удается сохранить сечение сердечника квадратным и вторая сторона сечения сердечника b не будет равна сумме удвоенной ширины ленты и ширины охлаждающего канала. Это вынужденное отступление от оптимальной формы сечения не может быть преодолено,- ввиду недопустимости применять нестандартные сортаменты стали Э-310. Принимая ширину охлаждающего канала в 0,5 см, получим новые значения для геометрических параметров сечения сердечника (табл. 7-1).

Таблица 7-1

Полученные значения и ks мало отличаются от принятых ранее и поэтому необходимые уточнения, если в них возникнет необходимость, целесообразно произвести после окончания полного расчета трансформатора.

7-5. Определение числа витков в обмотках,

длины магнитопровода и проверка искажений вершины импульса

Определяем число витков в обмотках:

Uitu 12-103-2-10-6

а) Wi =-------

ABSfec 3-21,6-10-4-0,755 принимаем Wi =5. а)= = 5-24 = 120;

= 4,9,