Расчет и конструирование стержневого трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Томский Государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПРЭ)

Индивидуальное задание № 1

По дисциплине: «Магнитные элементы электронных устройств»

Вариант СМЕ13МО

Принял: Выполнил:

Студент группы 364-1 Зайченко Т.Н.

Томск-2017

1. Задание

Рассчитать двухобмоточный трансформатор с медными (М) обмотками на стержневом (С) магнитопроводе, работающий в условиях естественного (Е) воздушного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию минимального объема (МО) на единицу входной мощности при номинальных данных.

Первичное напряжение U₁, В (220)

Вторичное напряжение U₂, В (24)

Вторичный ток I₂, А (25)

Частота сети питания ₁, кГц (1)

Коэффициенты мощности и полезного действия не менее 0,95.

2. Решение

Обдув воздухом разрешает принять для расчетов значение коэффициента теплоотдачи Вт/м² · град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное 50⁰С и общая температура нагрева

Низковольтность обмоток (до1кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105⁰С) позволяет использовать простые обмоточные провода с изоляцией класса А и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой. Ожидаются большие сечения обмоток. При среднерасчетной плотности тока А/мм² получается

10 мм².

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается, не более.

,кГц =14 мм².

Предположительно придется обе обмотки делать многожильными или расщеплёнными.

При заданной частоте Гц материалом для магнитопровода целесообразно выбрать марку стали 3423 (Э360).

Выбираем для расчета трансформатора параметры материала магнитопровода, медных обмоток и показатели геометрии для минимального объема. Выбранные параметры записаны в таблицах 2.1.и 2.2.

Таблица 2.1.

Таблица 2.2.

Эскиз рассчитываемого стержневого трансформатора показан на Рис 2.1. Здесь выдержаны соотношения размеров: x=c/a; y=b/a; z=h/a.

Рисунок 1 - Cтержневой МЭ с полным заполнением

2.1 Расчет электромагнитных показателей

трансформатор стержневой двухобмоточный магнитопровод

2.1.1 Габаритная мощность:

664.8 Вт

2.1.2 Рабочая индукция:

=Тл

B_p<(B_S=1.6)

B_*=B_P/B₀=0.414 Тл

2.1.3 Сечение магнитопровода:

2.1.4 Усредненная плотность тока:

А/м²=2,64 А/мм²

2.1.5 Линейные размеры магнитопровода:

мм

b==33.6 мм

c===56 мм

h==67 мм

2.1.6 Число витков обмоток:

Первичной: вит

Вторичной: 20 вит

В одной катушке:

2.1.7 Сечения проводников обмоток:

Первичной: 1.145 мм²

Вторичной: 9.47 мм²

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается, не более:

,кГц =14 мм².

Так как сечение провода первичной и вторичной обмотки не превышает допустимое по частоте сечение, то первоначально было сделано не верное предположение. Обе обмотки следует выполнить одножильными.

Решено мотать вторичную обмотку проводом прямоугольного сечения (шинка) с шириной а_n2 = 2,4 мм и высотой b_n2 = 4,1 мм и толщиной изоляции Д_и = 0,5 мм. Первичную обмотку нужно мотать одним проводником с сечением S_n1 = 1,23 мм² и диаметром с изоляцией d_1и = 1.36 мм стандартным проводом марки ПЭВ-2.

2.1.8 Весовые показатели трансформатора

Вес магнитопровода:

2.95 Кг

Вес обмоток:

Кг

Масса трансформатора в целом:

Kг

Удельный вес на единицу мощности:

Э_g г/ВА

2.1.9 Конструктивные параметры катушки:

Высота для одного слоя витков обмотки в катушке:

мм

Число витков в слое:

витков

витков

Число слоев:

Толщина катушки:

2.1.10 Параметры схемы замещения:

Длина первичной и вторичной обмоток:

Активные сопротивления обмоток:

Индуктивность рассеяния обмоток:

Реактивные сопротивления:

Сопротивления контура намагничивания

Силовая линия магнитопровода:

Потери мощности в магнитопроводе:

Сопротивление параллельных ветвей:

Потери мощности в активных сопротивлениях обмотки:

Потери в изоляции катушек:

Фактическое соотношение потерь:

Коэффициент мощности:

Коэффициент потерь мощности Дз и КПД:

Фактическое заполнение окна:

2.1.11 Раскладка проводников

Раскладка сделана верно, если выполняется условие:

Раскладка верна

Размещено на Allbest.ru