Трансформатор питания малой мощности

 

№ стр.	Формат	Обозначение				Наименование	Кол.	№ экз.		Примечание
1
2
3						Документация  общая
4
5						Вновь разработанная
6
7	А4					Трансформатор
8						питания	1	-		-
9	А3					Сборочный чертеж	1	-		-
10	А4					Пояснительная записка	19	-		-
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Изм	Лист	№ документа	Подпись	Дата
Разработал		Лунин А.В.				Трансформатор Ведомость курсового  проекта	Лит.		Лист			Листов
Проверил									1			1
Н.контр.
Утв.

 

 

 

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Новгородский государственный  университет имени Ярослава Мудрого

Институт электронных  информационных систем

Кафедра «Проектирование и технология радиоаппаратуры»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТРАНСФОРМАТОР ПИТАНИЯ МАЛОЙ  МОЩНОСТИ

 

Курсовой проект по учебной  дисциплине

“Электротехника и электроника”

 

 

Пояснительная записка

НП2……………….ПЗ

 

 

 

 

 

 

Принял

 

__________

“___” __________ 2013г.

 

Выполнил

студент группы 1021зу

__________ А.В. Лунин

“___” __________ 2013г.

 

 

 

 

Великий Новгород

2013г.

Содержание

 

1 Анализ требований технического  задания на проектирование                      

трансформатора питания  малой мощности

2 Электрический расчет  трансформатора малой мощности

3 Заключение

4 Список используемой  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Анализ требований технического  задания на проектирование                      

трансформатора питания  малой мощности

 

          Техническое задание:

1.Рассчитать и сконструировать маломощный трансформатор питания по

данным, указанным в таблице 1.

2.Разработать конструкцию трансформатора, обеспечивающую автоматизированное производство и сборку. В проекте представить полный комплект конструкторских документов. 

 

Таблица 1. Исходные данные

Напряжение питающей сети,В	Напряжение вторичных  обмоток, В. Токи вторичных обмоток, А.								Частота питающей сети	Климатический район	Особенность конструкции
110	U2	U3	U4	U5	I2	I3	I4	I5	400	Все районы суши и моря	Экраниро ванный
	25,2	80	120	240	1,2	1,5	0,01	0,01

 

 

Рисунок 1. Электрическая  схема трансформатора

 

Трансформатор – прибор, с помощью которого можно изменять соотношение между величиной  переменного напряжения и величиной  переменного тока, сохраняя при этом неизменным их произведение.

         Трансформатор представляет собой устройство, состоящее из расположенных близко одна к другой катушек. Обычно эти катушки намотаны на общий сердечник. Катушка, к которой подводят напряжение и ток для преобразования, называется первичной; катушка, с которой снимают преобразованный напряжение и ток, - вторичной. Значение напряжения и тока во вторичной обмотке при определенных значениях напряжения и тока в первичной обмотке зависит от коэффициента трансформации.

         В зависимости от назначения трансформаторы могут иметь различную конструкцию. Трансформатором малой мощности называется трансформатор, габаритная мощность которого не превосходит величины в несколько тысяч вольт – ампер. Эти трансформаторы применяются для питания накальных и анодных цепей электронных и ионных приборов, схем магнитных усилителей, полупроводниковых выпрямителей, обмоток реле, различных устройств индикации, для согласования сопротивлений в разных схемных звеньях, электронно – ламповых генераторов с нагрузкой и т.д. Таким образом, они могут выполнять самые различные функции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Электрический расчет  трансформатора малой мощности

 

2.1 Определение суммарной  мощности вторичной обмотки

Суммарная мощность  определяется по формуле:

 

Где    Pi – мощность вторичной обмотки, В∙А;

 N – число вторичных обмоток;

 i – номер вторичной обмотки.

 

 

 

Расчет:

 

 

2.2 Выбираем броневой магнитопровод из стали Э44 толщиной листа 0.2мм f=400Гц.

 

2.3 Находим ориентировочные  величины: (стр.331)[5]

В=1.02Тл;   δ=4А/мм²;   kм=0.32;  kст=0.89

 

         2.4 находим произведения сечения  стали магнитопровода (Sст) на площадь его окна (Sок):

 

Где   δ – плотность  тока;

kм – коэффициент заполнения окна;

         kст – коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.

 

 

2.5 Выбор магнитопровода

Выбираем магнитопровод типа ШЛ 16х12.

Справочные данные на данный тип магнитопровода (стр.640)[1]

Sc∙Sок = 12.1 см⁴

Вес магнитопровода      Gc=0.18 кг

 

2.6 Определяем ЭДС наводимой в одном витке (стр.103)[6]

Е= 4.44∙f∙Sо∙Bм∙

Расчет:

Е= 4.44∙400Гц∙6.4см²∙1.02Тл∙= 1.159 В

 

2.7 Определение потерь  в стали (стр.134)[1]

 

 

Где   р_ст - удельные потери (стр. 333) [5], р_ст= 16 Вт/кг

Расчет:

Рст= 16Вт/кг∙0.18кг = 2.88 Вт

 

2.8 Находим активную составляющую тока холостого хода Iоа по формуле (стр.104)[5]

Расчет:

=

 

  

 

2.9 Полная намагничивающая мощность (стр. 127)[1]

 

Где    р_оэ - удельная намагничивающая мощность (стр. 334) [5]

Расчет:

 80Вт/кг∙0.18кг = 14.4 Вт

 

2.10 Реактивная составляющая тока  (U1=110В) (стр. 334) [5]

 

Расчет:

=

 

2.11 Абсолютное  и относительное значение тока

а)      (стр.535)[1]

Расчет:

= 0.03 А

б) =       (стр.553)[3]

Где величины η  и Cosφ определяются по справочным таблицам (стр.332)[5]

Расчет:

I1 =

Следовательно: I% = Io/I1∙100%

Расчет:

I% = 0.03/1.73∙100% = 2%

 

 

2.12 Определение  числа витков обмоток (стр.113)[6]

W1=

∙10⁴/(4.44∙f∙Bm∙Sc)

 

Где   Ui = 1.5 А/мм² для первичной обмотки, и Ui = 2А/мм² для вторичных обмоток (стр.335)[5].

Расчет:

W1=110В (1- 1.5А/мм²/100)∙10⁴/(4.44∙400Гц∙1.02Тл∙6.4)= 94 витка

W2=25.2В (1+2А/мм²/100)∙10⁴/(4.44∙400Гц∙1.02Тл∙6.4)= 23 витка

W3=80В (1+2А/мм²/100)∙10⁴/(4.44∙400Гц∙1.02Тл∙6.4)= 70 витков

W4=120В (1+ 2А/мм²/100)∙10⁴/(4.44∙400Гц∙1.02Тл∙6.4)= 105 витков

W5=240В (1+2А/мм²/100)∙10⁴/(4.44∙400Гц∙1.02Тл∙6.4)=  212 витков

 

2.13 Определение  ориентировочных величин плотности  тока и сечения проводов обмоток  (стр.332)[5]

Sпр=I/δ

 

Где    δ = 4А/мм²

Расчет:

Sпр1= 1.73А/4А/мм² = 0.43 мм²

Sпр2= 1.2/4 = 0.32 мм²

Sпр3= 1.5/4 = 0.39 мм²

Sпр4= 0.01/4 = 0.03 мм²

Sпр5=  0.01/4 = 0.03 мм²

 

2.14 Определение диаметра провода

dпр = 1.13√Sпр

 

Расчет:

dпр1= 1.13√0.43мм² = 0.7мм

dпр2= 1.13√0.32 = 0.6 мм

dпр3= 1.13√0.39 = 0.69 мм

dпр4= 1.13√0.03 = 0.2 мм

dпр5= 1.13√0.43 = 0.2 мм

 

2.15 Выбор стандартных значений проводов обмотки

Для обмоток с  напряжением до 500 В целесообразно  использовать провода марки ПЭВ-1 (проволока медная, изолированная  высокопрочной эмалью). Стандартные  значения сведем в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Номинальные  значения проводов обмотки ПЭВ-1

Номер обмотки	Диаметр провода  по меди dпр,мм.	Диаметр провода  в изоляции dиз,мм.	Площадь поперечного  сечения Sпр,мм2.	Вес одного метра  провода gпр,г/м.
1	0.72	0.79	0.40	3.6
2	0.62	0.68	0.30	2.68
3	0.7	0.77	0.40	3.6
4	0.2	0.23	0.03	0.279
5	0.2	0.23	0.03	0.279

 

 

2.16 Определение  допустимой осевой длины обмотки  на каркасе (стр.336)[5]

hоб = h1-2Δ_из1

 

Где  h1=h-1 = 40мм-1 = 39мм – длина гильзы;

         h = 40мм – высота окна ;

         Δ_из1 = 2мм – расстояние по поверхности изоляции от крайнего витка обмотки до сердечника.

Расчет:

hоб = 39мм – 2мм = 37мм

 

2.17 Определение  числа витков в одном слое  и число слоев каждой обмотки  (стр.337)[5]

Nсл = hоб /ky∙dиз;

nсл = N/Nсл

 

Где   kу – коэффициент укладки провода, определяемый по справочным таблицам (стр.337)[5]

Расчет:

Nсл1 = 37мм/1.05∙0.79мм = 45 витков

Nсл2 = 37мм/1.05∙0.68мм = 52 витка

Nсл3 = 37мм/1.05∙0.77мм = 45 витков

Nсл4 = 37мм/1.07∙0.23мм = 148 витков

Nсл5 = 37мм/1.07∙0.23мм = 148 витков

nсл1 = 94/45 = 2 слоя

nсл2 = 23/52 = 1слой

nсл3 = 70/45 = 2слоя

nсл4 = 105/148 =1 слой

nсл5 = 212/148 = 2слоя

 

2.18 Определение  радиальных размеров катушки

В качестве межслоевой изоляции (Δр) выбираем (стр.189)[4]

Δр1 – для первой обмотки кабельную бумагу толщиной 0.12мм (1 слой)

Δр2 – для второй обмотки кабельную бумагу толщиной 0.12мм (1 слой)

Δр3 – для третей обмотки кабельную бумагу толщиной 0.12мм (1 слой)

Δр4 – для четвертой  обмотки  телефонную бумагу толщиной 0.05 (1 слой)

Δр5 – для пятой  обмотки телефонную бумагу толщиной 0.05 (1 слой)

Радиальная толщина  каждой обмотки (стр.99)[6]

α_i = ky∙ N∙ dиз + (N-1)∙Δр

Расчет:

α1 = 1.05∙2∙0.79+(2-1)∙0.12 = 3.2мм

α2 =1.05∙1∙0.68+(1-1)∙0.12 = 1,5мм

α3 = 1.05∙2∙0.77+(2-1)∙0.12 = 3.1мм

α4 = 1.07∙1∙0.23+(1-1)∙0.05 = 0.7мм

α5 = 1.07∙2∙0.23+(2-1)∙0.05 = 0.8мм

В качестве междуобмоточной  изоляции и изоляции поверх катушки  выбираем кабельную бумагу толщиной 0.12мм (2 слоя). Толщину каркаса принимаем равной hиз = 1мм.

Полная радиальная толщина обмотки (стр.100)[6]

α = Δз+hиз2+ α1+h’из2+ α2+h’’из2+ α3+h’’’из2+ α4+h’’’’из2+ α5+ αк

 

Где   Δз –  зазор между гильзой (каркасом) и  сердечником, мм;

         hиз2 – толщина гильзы (каркаса),мм;

         h’из2 – толщина междуобмоточной изоляции, мм;

         α1…. α5 – радиальные размеры обмоток, мм;

         αк – толщина изоляции поверх  крайней обмотки, мм.

Расчет:

α = 0.5+1+3.2+0.24+1.5+0.24+3.1+0.24+0.7+0.24+0.8+0.24 = 12мм

 

2.19 Определение  зазора между катушкой и сердечником 

Условие размещения катушки в окне магнитопровода выполняется (стр.192)[6]

с – α∙kв > 0

 

Расчет:

с – αkв = 16 - 12∙1.2 = 2.6

 

2.20 Определение  потерь в меди обмоток

а) Найдем среднюю  длину витка каждой обмотки (стр.523)[3]

lср = 2∙10^-3 (aк+bк+πr)

 

Где  r1 = α1/2;

        r2 = α1+ α12+ α2/2;

        Значения ак и bк определены по справочным таблицам (стр.640)[1]