s, = 0,06 у

==0 0qV2.4-10°-2.3-10-8 Ом-м-323 Вт/кг 7.65~ * 22-1.4.0,1.0,750,5-0.5В-с/м-10*с-807

10» кг/м«

= 12,2-10-4 м= 12,2 см

30 Вг/м2 град

а VsTy = УШ1\ = 3,5 см; 6о = 0,25 0 = 0,25-3,5 = 0,87 см.

Данные табл. 5.2 и рекомендации раздела 3.5 позволяют выбрать для проектируемого СВЧТ конструкцию броневого типа на рис. 3.3, и с квадратным сечением основного магнитопровода и круглыми обмотками. Естественно обеспечиваемые сегментные каналы охлаждения между катушками и сердечником получаются несколько меньше 1 см, но их можно увеличить или провести расчеты с учетом поправок на ухудшение теплоотдачи, пользуясь выражениями (3.47), (3.48) и кривой на рис. 3.4. Переход к конструкциям без канала охлаждения между катушками и сердечником (например, рис. 3.3, а и др.) целесообразен лишь при а<2 см. Иначе удельно-экономические показатели ухудшаются.

Трехфазное конструктивное исполнение трансформатора нами не выбирается, так как в техзадании особых условий по габариту не оговаривается, а но УЭП эти конструкции уступают трем однофазным (доказано в разд. 3.4).

Выбранная конструкция имеет вполне определенные конструктивные коэффициенты, приведенные в табл. 3.8 (строка и).

т = п14, m" = 0J я, p = q=l, q = n/2,

r = r=2, Па = 2, «м=1, фс = фк = 2.п„=1, р=1,29.

Для относительны. размеров сердечников имеем 1/0=1, 2о = 4.

Нужно найти Хо, пользуясь выражениями (2.63), (2.58)-f-(2.60), для чего сначала определяются значения Го но формуле (2.6)

Условию минимизации объемов катушек и сердечников соответствует значение го, равное 1, независимо от используемых материалов. Вес и стоимость единицы объемов иа величину го влияют существенно.

Показатели четырех характерных групп материалов магиитопроводов СВЧ ФМУ для расчетов го приведены в табл. 5.1.

К определению параметров обмоток необходимо выполнить прикидочные расчеты.

Для выбранного варианта броневого типоисполнения СВЧТ, приняв предварительно геометрические показатели /Vk = 9, 7(s==4 из табл. 3.8 (конструкция на рнс. 3.3, и), по выражению (1.39) получим

j = У]щ7Щ7 = Кп,4-10А=/см-9/4-12,2«-5 см = = 8,56-102 А/см- = 8,6 А/мм Принимаем / = 8 А/мм.

Здесь величина Mjx определена но (1.55) с учетом Тк = 80°С, 0=30 ВА/град-м2, р = 2,Ы0-8 Ом-м, /Сок=0,1,

Бк=1.

Теперь получим

а) значения сечений проводников первичной и вторичной обмоток по плотности тока

„ . 24000 ВА ,„ ,

5ni; = PjUj = -- 7,06 мм

425В-8А/мм2

Sn2; = S„,rfi/2 = 7,06-425/9800 = 0,306 мм2;

б) допустимое сечение по частоте из формулы (4.14)

Snf = я/4 • 18 i = 3,14 -18/4 - 20 = 0,706 мм2.

Как видно, вторичную обмотку можно выполнить не-расщепленными проводниками, так как Sn2j<Snj.

Первичную обмотку следует выполнять многожильной с числом жил

«:K>Snii/Sn/ = 7,06/0,706 10.

Подходящим для нашего случая является литцендрат ЛЭШД 0,1X1100 (диаметр жилы - 0,1 мм, число жил 1100), который обеспечит суммарное сечение 8,8 мм2. Стоимость такого литцендрата составляет 8,0 руб./кг [1], и при пропитке синтетическими лаками класса Е или создании изоляционного слоя термостойкими эпок-сидами он может работать при температуре tp до 120° С.

Для вторичной обмотки можно выбрать высокопрочный теплостойкий эмальпровод на полиуретаповых лаках (тоже класса Е) марки ПЭТВ или ПЭВТЛ. Стоимость его при сечениях более 0,3 мм составляет примерно 2,5 руб./кг, а с учетом высоковольтной изоляции обмотки - около 3,5 руб./кг. Усредненная цена катушек проектируемого СВЧТ в пределах 6 руб./кг, что соизмеримо со стоимостью единицы веса магнитопровода (см. табл. 5.1). Это позволяет в нашем примере значения Го для минимального веса и стоимости считать примерно одинаковыми, поскольку

В нашем примере г = г = 2, gK = 8,8 г/см, Кок = 0,1, Кзс = 0,75 (для ферритов-1), go = 7,65-.8,5 г/см (для ферритов -5,2), что дает в среднем го = 0,15.

Таким образом, значения Хо но (2.63) определяем для Го= 1 и. Го=0,15.

По выражениям (2.58) - (2.60) с учетом параметров геометрии выбранной конструкции СВЧТ будем иметь:

Аз = <?+-о2т7у=1+Го•4-0,75 я/1 = 1+8,8 Го;

Аб=/-о(72/г/=Гол-4/2-1-6,3 го;

A7 = m+pz=я/4+1-4-4,8.

Далее получим

для Го=1; А5 = 9,8, Аб = 6,3,

1/а + 12АбА,К9,8+ 12-6,3-4,8-9,8 q ggg.

6Ао 6-6,3

Го = 0,15: As = 2,32, А = 0,96,

= 12,32»+ 12•0,96-4.8 - 2,32 q 05 " 6-0,95

Выбираем большее из значений хп.

Определим теперь расчетное значение х с учетом окон для охлаждения по выражению (4.7). Полагаем, что с обеих сторон от катушки должен быть просвет 1 см, то есть 6 = 2 см. Согласно данным табл. 5.2 имеем такле a = 3,5-f-3 см.

Получим При этом

x = Xo+S/a=0,95+2/3,25 1,5.

1.5-4 1

я, = =0,95/1,5 = 0,6; К, =

Найдем далее необходимые для расчетов геометрические показатели /с, /к, N е., Мк, Р по выражениям (3.41)-(3.45) при Рс = 0, ф„=2

;с = г(т+х+р2)г/-о.5=2(л/4+1 -1,5+1 -4)= 12,6; /к=г (т"+gxn с) у-°=2 (0,7п+я/2 -1,5 - 0,6) = 7,2; Лс = 2(1-рс)(1 + г/ - Па/Пм )Пм • у- = = 2(1-0)(1 + 1-2/1)Ы=6; = «кфк (z+xtio )у-<>= 1 • 2 (4+1,5 - 0,6) = 9,8; УУЛ 6-12,6 ЛЛ 9,8-7,2 Расчетные показатели проектируемого СВЧТ, связанные с физическими параметрами* к, Mj, Мв, Мр, Рб, определяем по выражениям (1.40), (1.55), (1.10), (3.2).

При этом принимаем v = 2.

Коэффициент увеличения нагрева сердечников относительно катушек Кт определяется по (3.46) «tv/p2/l, 11,8. Принимаем /Ст=1,5, что дает

Tc=TK-/Ct = 80-1,5= 120 град. Значение показателя Mj не зависит от геометрии параметров магнитопровода и в нашем примере будет равным

таБк 80 град-30 бт/град-м-1 2,3-10-»Ом-м-0,1

РкОк

1,1-102А>= 1,М0А»/см

* Здесь и далее у показателей Мут , МВх индекс т опускается.

Величины Mb и Мр зависят от параметров материала магнитопровода, расчет их иллюстрируется на примере стали 3422. Для других материалов значения этих величин приведены в табл. 5.3.

РсёДзс

120 град-30 Вт/град-м

= 1,94-10-3 м;

323 Вт/кг-7,65-10 кг/м-0,75

Мр = 4/СфПо/Сок/Сзсйо/10 =

= 4-1-0,5-0,1-0,75-0,5 В-с/м-104с- = 7,5-102 В/м2.

Таблица о.З

Значения Мв, Мр для материалов магнитопровода 3422, 50Н, 79НМ толщиной 0,05 мм при частоте fio=10 кГц

Далее можно определить расчетные значения 5с, Bp, j, w, Ar\ и э, располагая уже всеми параметрами проектируемого аппарата. Опять покажем расчет этих величин на примере магнитопровода из стали 3422, для других материалов сердечников данные приведены в табл. 5.4.

Рабочую индукцию, определяющую номинальный тепловой режим работы магнитопровода, находим по выражению (1.58)

= V( 1,94-10-3 m-6)-1,M0"AVm-9,5-6 X

V (7,5-102 В/м--) (2,4-10*ВА)2-2+1б-2

(2,4-10*ВА)2-2+1б-2 Вр,5о = 0,35-0,5 = 0,175 Тл.

Усредненную плотность тока обмоток определяем по выражению (1.59)

"(1,1 10W/m-9,5) -1,94- 10~3м 6 (7,5-102 в/м)х

X 22-.б/2,42- ЮВА-б = 7,4 -10А/м2 = 7,4А/мм

Сечение основного магнитопровода находим по выражению (3.15)

5е = yPIMpKsJj-MBNNjf = 2,4-104ВА \2

\7,5-102В/м2

/6-1,1- ЮА-м • 1,94-10-Зм 9,5- 6Х

Х2М= Ю-Зм2= 10 см2.

Таблица 5.4

Расчетные значения основных величин высоковольтного СВЧТ мощностью 24 кВА на фазу при fi = 20 кГц для типовых материалов магнитопровода

Если значение Вр принимается меньшим, чем оно получается по (1.58), то при определении величин / и 5с следует пользоваться соответственно выражениями (1.43) и (3.16). Например, в нашем примере для феррита с данными в табл. 5.1 получим Bp = 0,306 Тл, но принять к расчету нужно (Bs = 0,2 Тл).

Приведем расчеты при Вр=0,2 Тл, В.= 1.