Wydział Elektryczny
Politechniki Lubelskiej

Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii

Laboratorium

Elektrotechnologii

Projekt transformatora jednofazowego

dla układu zasilania reaktora plazmy

GRUPA EMNS1.1

Wykonawca:

inż. Damian Nowak

Lublin 2017 r.

1. Założenia do projektu

Na podstawie danych przekazanych przez Prowadzącego:

·         napięcie po stronie pierwotnej U1 = 230 V

·         napięcie po stronie wtórnej U2 = 1600 V

·         moc znamionowa Sn = 15000 VA

·         prąd zwarcia po stronie wtórnej I2Z = 1 A

·         częstotliwość f = 50Hz

·         praca pod obciążeniem łuku elektrycznego

2. Obliczenia obwodu magnetycznego transformatora

2.1 Moc transformatora

Przekładnia napięciowa transformatora:

ϑ=U2U1=1600 V230 V≈6,96

Prąd strony pierwotnej transfromatora:

I1=SnU1=15000 VA230 V≈65,2 A

Prąd strony wtórnej transformatora:

I2=SnU2=15000 VA1600 V≈9,38 A

Moc pozorna transformatora:

Sk=U1∙I1=230 V∙ 65,2 A≈15000 VA

2.2 Dobór rdzenia

Do zlecenia budowy rdzenia postanowiłem wykorzystać usługi firmy Stalprodukt S.A. i ich ofertę z zakresu produkcji rdzeni UNICORE DDGAP (z jednym przecięciem w magnetowodzie, poprzez które zakłada się karkas z uzwojeniem) w wersji jednofazowej. Rdzeń zostanie nawinięty z taśmy wykonanej ze stali krzemowej o grubości 0,23 mm i gatunku wg normy EN10107:2005 oznaczonym jako M110-23S.

Katalog blach i taśm firmy Stalprodukt: http://www.stalprodukt.com.pl/download/7,3,13,49,2
Katalog rdzeni Unicore firmy Stalprodukt: http://www.stalprodukt.com.pl/download/1644?lang_code=pl

Przykładowy rdzeń z serii UNICORE wykonany przez firmę Stalprodukt (zdjęcie z katalogu)

Wyznaczenie minimalnego pola przekroju kolumny rdzenia:

Ak [m2]= C∙Skf [VA][Hz]

gdzie:

·         C – stała charakterystyczna dla danego materiału, z którego wykonany jest rdzeń (przyjąłem wartość C = 3.6 * 10-4)

Po podstawieniu danych:

Ak= 3.6 ∙ 10-4∙1500050   = 0.0062 [m2]

Dla uproszczenia projektu przyjąłem przekrój kolumny o kształcie kwadratu. Pierwiastkując pole powierzchni uzyskałem minimalną wymaganą długość boku tego kwadratu:

a=Ak=0,0787 m≈79 mm

Inne dane rdzenia wykonanego z taśmy M110-23S:

·         typowa indukcja magnetyczna przy H=800Am wynosi B=1,87 T

·         ciężar właściwy δ=7,65kgdm3

·         typowa stratność całkowita przy 50 Hz i 1,7 T wynosi P=1,08 Wkg

·         grubość taśmy b=0,23 mm

Rysunki techniczne rdzenia znajdują się w załączniku nr  1 na końcu projektu.

3. Obliczenia obwodu elektrycznego transformatora

3.1 Ustalanie liczby zwojów

Napięcie zwojowe wyliczone na podstawie znajomości indukcji i pola przekroju kolumny:

E'=4,44∙B∙f∙Ak=4,44∙1,87∙50∙0,0062[V]≈2,574 V

Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego:

z1=U1E'=230 V2,574 V≈89,4

Na uzwojenie pierwotne przyjmuję z1=90 zwojów.

Przekładnia napięciowa transformatora (z poprzednich wyliczeń) ϑ=6,96.

Liczba zwojów uzwojenia wtórnego:

z2=ϑ∙z1=6,96∙89,4≈622,22

Na uzwojenie wtórne przyjmuję z2=624 zwojów.

Przekładnia po korekcie ilości uzwojeń:

ϑk=z2z1=62490≈6,92

Napięcie strony wtórnej po korekcie:

U2k=ϑk∙U1=6,92∙230 V≈1592 V

Napięcie zwojowe dla ustalonej liczby zwojów strony pierwotnej:

E'=U1z1=230 V90≈2,556 V

Indukcja w rdzeniu:

Bm=E'4,44∙f∙Ak=2,5564,44∙50∙0,0062[T]=2,5561,3764[T]≈1,86 T

Dane uzwojeń transformatora:

3.2 Prądy uzwojeń

Prąd strony pierwotnej:

I1=SkU1=15000 VA230 V≈65,2 A

Przyjmuję prąd I1=70 A

Prąd strony wtórnej:

I2=SkU2=15000 VA1600 V≈9,4 A

Przyjmuję prąd I2=10 A

Prądy uzwojeń transformatora:

3.3 Obliczenie średnicy drutu nawojowego

Do ...