Трубицина Н.А. Расчет трансформатора малой мощности
Подождите немного. Документ загружается.
МПС РОССИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения
Министерства путей сообщения Российской Федерации»
(РГУПС)
, Н.А. Трубицина
РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ
Учебное пособие
к выполнению курсовой работы по дисциплине
«Электрические машины и электропривод»
Ростов-на-Дону
2010
Т.В. Щурская
УДК 621.314
, Трубицина Н.А.
Расчет трансформатора малой мощности: Учебное пособие к курсовой
работе по дисциплине «Электрические машины и электропривод». – Ростов н/Д:
Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2010. – 64 с.
Рассмотрены конструктивные особенности трансформаторов малой
мощности. Приведены задания и основные требования к оформлению курсовой
работы. Содержится методика расчета трансформаторов и справочные
материалы, необходимые для выполнения курсовой работы, а также
контрольные вопросы для подготовки к её защите.
Методические указания разработаны на основе учебной литературы,
рекомендованной программой, и предназначены для студентов специальности
«Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».
Табл.10. Ил.16. Библиогр.: 4.
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.Д. Петрушин (РГУПС);
канд.техн.наук, доц. Е.Ю. Микаэльян (РГУПС).
© Ростовский государственный университет
2
Щурская Т.В.
путей сообщения, 2010
ВВЕДЕНИЕ
Трансформаторы малой мощности (ТММ) широко используются в
современных схемах автоматики, телемеханики и связи в качестве
электропитающих элементов. Расчет этих трансформаторов имеет ряд
особенностей в отличие от трансформаторов общего назначения. В ряде случаев
к ним предъявляются самые жесткие требования по весовым и габаритным
показателям, вместе с тем достаточно остро стоит вопрос экономической
эффективности трансформаторов, что связано с большими масштабами их
производства.
В связи с тем, что курсовая работа выполняется параллельно с изучением
теоретического курса «Электрические машины и электропривод», в учебном
пособии приводятся основные сведения о конструктивных особенностях
трансформаторов малой мощности.
В практике проектирования выбор основных размеров сердечника
осуществляется обычно с использованием нормализованных рядов, но в
некоторых случаях использование стандартного сердечника не удовлетворяет
каким-либо техническим требованиям, заданным в проекте, поэтому в курсовой
работе рассматривается методика расчетного определения размеров сердечника.
В учебном пособии в основном используется международная система
единиц СИ, но в связи с тем, что размеры трансформаторов малой мощности
малы, наряду с основной единицей длины (метра) применяются и долевые
значения (см, мм), так как это более удобно при расчете.
3
1. ВЫБОР ЗАДАНИЯ
Каждый студент выполняет курсовую работу в соответствии с заданием,
которое определяется трехразрядным шифром. Шифр зависит от кода учебной
группы, в которой обучается студент, и порядкового номера студента в списке
группы по журналу.
Первая цифра шифра определяется последней цифрой номера учебной
группы (при необходимости может быть определена преподавателем). Вторая и
третья цифры шифра – порядковый номер студента по списку группы.
Например: студент группы АТ – 125 , его фамилия в журнале записана
под номером 3. Шифр его задания будет «503».
Исходные данные для расчетов выбираются по таблице 1 в зависимости
от индивидуального шифра.
Определив исходные данные, студент записывает его на бланк задания и
заверяет его у преподавателя. В дальнейшем бланк задания приводится в начале
пояснительной записки к курсовой работе в качестве самостоятельного раздела
«Задание на курсовую работу».
По указанным в таблице данным требуется:
1) рассчитать трансформатор малой мощности с воздушным охлаждением;
2) выполнить чертеж рассчитанного трансформатора.
4
Таблица 1
Исходные данные
Наименование
величин
Номера вариантов
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Вариант определяется по третьей цифре шифра
Напряжение
2
U
, В
100 250 300 250 300 250 220 220 300 150
Полная мощность
2
S
, ВА
45 50 150 65 140 65 200 100 120 90
Коэффициент
мощности
2
cos
0,7 0,65 0,6 0,85 0,8 0,8 0,55 0,75 0,65 0,8
Напряжение
3
U
, В
6,3 12 6,3 12 15 36 24 6,3 18 15
Полная мощность
3
S
, ВА
50 30 20 80 35 60 60 100 50 100
Коэффициент
мощности
3
cos
1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 0,7 1,0 1,0 0,9 1,0
Вариант определяется по второй цифре шифра
Напряжение
первичной обмотки
1
U
, В
127 220 380 115 380 220 380 220 127 220
Частота тока
f
, Гц
50 400 50 400 50 400 50 400 400 50
Расчетное условие
М С М М С С М М С М
Вариант определяется по первой цифре шифра
Температура
окружающей среды,
о
С
35 40 45 30 35 40 45 30 35 40
Примечание: М – минимум массы, С – минимум стоимости.
5
2. ПРОГРАММА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Расчет трансформатора проводится по приведенной ниже методике и
представляется в виде пояснительной записки и чертежа. В пояснительной
записке приводятся необходимые расчеты, иллюстрационный материал
(рисунки, схемы) и пояснения к расчетам и рисункам.
Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 (297х210Rмм)
с одной стороны листа.
Текст пояснительной записки приводится в безличной форме. Формат
текста, включая номер страницы справа вверху, 170х250 мм. Поля слева и
сверху 25 мм, справа 10-15 мм, снизу 20 мм. Иллюстрационный материал
выполняется черным карандашом или шариковой ручкой с пастой черного
цвета.
При выполнении расчетов обязательно приводятся формулы, записанные
в символах, затем через знак равенства в той же последовательности
указываются значения величин. Обязательно, после полученного расчетом
значения определяемой величины, указывается её размерность.
Разрешается выполнение курсовой работы, оформление пояснительной
записки и чертежа трансформатора с использованием вычислительной техники.
Пояснительная записка должна содержать:
Титульный лист.
Задание на курсовую работу.
Оглавление.
Введение, в котором приводится назначение трансформаторов, краткое
описание конструкций магнитопроводов маломощных трансформаторов,
конструктивного выполнения обмоток и их изоляции.
1. Определение расчетной мощности.
2. Выбор конструкции магнитопровода.
3. Выбор материала сердечника.
6
4. Выбор предварительных значений максимальной магнитной индукции,
плотности тока, коэффициента заполнения окна и коэффициента
заполнения магнитопровода.
5. Определение токов в обмотках трансформатора.
6. Определение сечений и диаметров проводов обмоток.
7. Определение поперечного сечения стержня сердечника
трансформатора.
8. Определение числа витков обмоток трансформатора.
9. Определение площади окна сердечника трансформатора.
10. Расчет размеров сердечника или выбор сердечника.
11. Проверка размеров окна сердечника.
12. Определение средней длины витка обмоток.
13. Расчет массы меди обмоток.
14. Определение массы стали.
15. Определение потерь в стали и намагничивающего тока.
16. Определение потерь в меди обмоток.
17. Определение активных сопротивлений обмоток.
18. Расчет индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток.
19. Определение падений напряжения в обмотках при номинальной
нагрузке.
20. Расчет напряжений на вторичных обмотках.
21. Коэффициент полезного действия трансформатора.
22. Проверка трансформатора на нагревание.
23. Выбор проводов для выводов обмоток.
24. Сводные данные расчета трансформатора
Заключение.
Список используемой литературы.
7
Приведенный выше перечень разделов определяет программу и порядок
расчета трансформатора и является фактически оглавлением пояснительной
записки.
В пояснительной записке должны быть приведены рисунки (несколько),
поясняющие выполнение обмоток и изоляции трансформатора, конструкцию
магнитопровода.
Графическая часть курсовой работы выполняется на листах формата А4
или А3 и должна содержать:
1. Чертеж трансформатора (вид спереди и сверху) с разрезами,
габаритными и установочными размерами.
2. Чертеж сердечника (вид спереди) с указанием размеров.
3. Принципиальную электрическую схему обмоток трансформатора.
4. Спецификацию основных элементов разработанного трансформатора.
8
3. ОСОБЕННОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ
(ТММ) С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Конструкция ТММ должна обеспечивать его надежную работу в течение
всего заданного срока службы (10 000 – 20 000 часов и более), поэтому в
зависимости от места установки к конструкции могут предъявляться
следующие требования: высокая механическая прочность, нагревостойкость,
влагостойкость, электрическая прочность, экономичность.
Основными элементами конструкции трансформаторов являются
магнитопровод и катушки с обмотками.
В зависимости от технологии изготовления магнитопроводы
трансформаторов небольшой мощности делятся на пластинчатые (при толщине
листа не менее 0,15 мм) и ленточные. По конструктивному исполнению и
пластинчатые, и ленточные магнитопроводы делятся на три основные типа:
стержневые, броневые и кольцевые (рис.1).
Стержневые пластинчатые магнитопроводы обычно собираются из
прямоугольных пластин одинаковой ширины, одинаковых П-образных пластин
(см. рис.1, а) или из П-образных пластин и прямоугольных перекрышек.
Броневые пластинчатые магнитопроводы собираются из: Ш-образных
пластин и прямоугольных перекрышек (см. рис.1, б); из одинаковых Ш-
образных пластин с разъёмом по середине стержня или из сплошных пластин с
просечкой среднего стержня.
Для уменьшения магнитного сопротивления в местах стыка отдельных
пластин их собирают впереплет, т.е. в одном слое перекрышка находится
вверху, а в соседних – внизу (разъем по ярму, см. рис.1, б).
Кольцевые пластинчатые магнитопроводы (см. рис.1, д) собираются из
отдельных штампованных колец.
9
10
с
с
в
в
с
в
h
с в а
а)
в
а/2
с
а
h
б)
а с
в)
г)
а
а
а
д)
е)
Рис. 1. Конструкции магнитопроводов однофазных трансформаторов:
а) стержневого пластинчатого; б) броневого пластинчатого;
в) стержневого ленточного; г) броневого ленточного;
д) кольцевого пластинчатого; е) кольцевого ленточного.