Возможности трансформаторов в отношении преобразования параметров электрической энергии переменного тока. Методика расчета маломощного трансформатора с воздушным охлаждением. Выбор магнитопровода, определения числа витков обмоток, КПД трансформатора.
Аннотация к работе
Значительная часть энергии, запасенной в природе в виде химической энергии, ядерной энергии, энергии движения рек морей, энергии ветра и энергии излучения солнца, преобразуется в современном мире в электрическую энергию. Поэтому предварительно энергия всех видов преобразуется в механическую с помощью тепловых или гидравлических машин и лишь затем преобразуется в электрическую энергию. Это же явление положено в основу работы индуктивных преобразователей, предназначенных для преобразования электрической энергии с одними значениями (током, напряжением, частотой) в электрическую энергию с другими значениями параметров. Простейшим и наиболее распространенным индуктивным преобразователем, с помощью которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения, является трансформатор. Трансформатор (от лат. transformo - преобразую), статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.Так как в нашем случае (S2 S3) >100 ВА, то расчетную мощность определим по формуле: = 450 ВА. Значение КПД выбрано в соответствии с табл.2, (Методическое руководство по выполнению курсового проекта). 1.2 Выбираем конструкцию магнитопровода по величине расчетной мощности, частоте и максимальному напряжению. Исходя из расчетного условия на минимум массы, выбираем марку стали сердечника - Э340 толщиной 0,15 мм. маломощный трансформатор обмотка виток Таким образом, ориентировочное значение максимальной индукции составит Вмакс = 0,97 Т, плотность тока jcp = =2,48 А/мм2, коэффициент заполнения окна кок = 0,29 и коэффициент заполнения магнитопровода кст = 0,9.Принимая во внимание то, что первой обычно наматывается сетевая обмотка, а затем вторичные - в порядке возрастания тогда первой будет обмотка с , второй с и третьей . Если падение напряжений на обмотках выразить в процентах от номинальных значений напряжений на соответствующих обмотках, то значения ЭДС примут вид: ; Значения относительных величин падения напряжения в первичной и вторичных и обмотках трансформатора определены по величине Sp и f для выбранной конфигурации магнитопровода с учетом расчетных условии.3.1 Определяем потери в стали Величина удельных потерь в сердечнике зависит от значения магнитной индукции Ввыбр или В, марки стали, толщины листа, частоты сети и типа сердечника. Она определяется по кривым на рис.11 и 12 (см. методическое руководство). Величина удельной намагничивающей мощности qct зависит от значения магнитной индукции Ввыбр или Вс, марки стали, толщины листа, конструкции магнитопровода и его геометрических размеров, а также от частоты сети. Она определяется по кривым на рис.14 (см. методическое руководство).Зная среднее значение плотности тока jcp, найдем плотность тока всех обмоток. Выбор марки провода определяется величиной рабочего напряжения обмотки и предельно допустимой температурой провода. Проверяем заполнение окна сердечника проводом: где сечения проводов и числа витков обмоток; В обмотках, намотанных проводами диаметром менее 0,5 мм, а таковой является вторичная I обмотка, междуслоевая изоляция прокладывается через ряд слоев с суммарным напряжением между крайними слоями Umc не более 150 В. В обмотках из проводов диметром более 0,5 мм, а это первичная и вторичная II обмотки, междуслоевую изоляцию прокладываем между всеми слоями.Активное сопротивление вторичной I обмотки: Ом. Активное сопротивление вторичной II обмотки: Ом. сопротивления вторичных обмоток, приведенные к первичной: Ом; 5.2 Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток (в относительных единицах) где f - частота, Гц; ?1 - число витков первичной обмотки; I1 - номинальный ток первичной обмотки; Ев - ЭДС витка; hд - высота катушки, м; Sp i - площадь канала рассеяния I-й обмотки (в нашем случае I = 1, 2,3), м2. Для обмоток выполненных проводом диаметром менее 0,2 ? 0,35 мм, в нашем случае это вторичная I, выводные концы и отводы делают гибким монтажным проводом сечением 0,05 ? 0,2 мм2. При более толстых проводах, т. е для первичной и вторичной II обмоток, выводы и отводы делают самим проводом, причем при диаметрах более 0,9 ? 1,0 мм (вторичная II) отводы выполняют петлей.В настоящем курсовом проекте в соответствии с заданием, приведен расчет маломощного трансформатора однофазного тока, на нагрев. При первичном выборе магнитной индукции 1,33 Т, величина относительного тока холостого хода не укладывалось в пределы 0,3 ? 0,5.
План
Содержание
Введение
Исходные данные
1. Выбор магнитопровода
2. Определение числа витков обмоток
3. Определение потерь в стали и намагничивающего тока
4. Электрический и конструктивный расчет обмоток
5. Определение падения напряжения и КПД трансформатора
Заключение
Список используемой литературы
Вывод
В настоящем курсовом проекте в соответствии с заданием, приведен расчет маломощного трансформатора однофазного тока, на нагрев.
По результатам расчета выбран броневой трансформатор с пластинчатым магнитопроводом, выполненным из стали марки Э42 толщиной 0,35 мм.
При первичном выборе магнитной индукции 1,33 Т, величина относительного тока холостого хода не укладывалось в пределы 0,3 ? 0,5. Поэтому, с целью выполнения условия вхождения величины относительного тока холостого хода в выше указанные пределы, магнитную индукцию снижаем до 1,31 Т.
Так как напряжения U2 и U3 при номинальной нагрузке отличаются от заданных более чем на ± 2% поэтому был произведено уточнение чисел витков w2 и w3 обмоток, т.е. при неизменном числе витков w1 обмотки, число витков w2 обмотки снизилось с 1105 до 1072, а w1 - с 32 на 30. После чего с учетом новых значений чисел витков, были внесены необходимые уточнения в расчеты.
Список литературы
1. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. Части I и II. Москва "Высшая школа" 1979. - 288 309 с.
2. Винокуров В.А., Попов Д.А. Электрические машины железнодорожного транспорта. Москва "Транспорт" 1986. - 511 с.
3. Попов Д.А., Руднев В.Н., Юдов М.Ф. Электрические машины. Задание на курсовой проект с методическими указаниями для студентов специальности "Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте" Москва "ВЗИИТ" 1990. - 68 с.
4. Электрические машины. Приложение к заданию на курсовой проект по расчету маломощного трансформатора с воздушным охлаждением для студентов специальности "Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте" Екатеринбург 1995.