Файл: Курсовой проект по учебной дисциплине "Электроника" Трансформатор питания малой мощности Принял А. С. Татаренко.rtf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.11.2023

Просмотров: 28

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-3
Где gм - вес одного метра провода, г (значения приведены в таблице 2).

Расчет:м1 = 0.058∙78∙3.22∙10-3 = 0.015 кгм2 = 0.063∙39∙1.31∙10-3 = 0.003 кгм3 = 0.075∙737∙0,671∙10-3 = 0.037 кгм4 = 0.102∙1536∙0.671∙10-3 = 0.105 кг

в) Определение потерь в каждой обмотке (стр.105)[6]
Рм ≈ 2.6∙δ2∙Gм
Где δ - плотность тока, А/мм2

Расчет:

Рм1 = 2.6∙2,82∙0.015 = 0.31 Вт

Рм2 = 2.6∙2,82∙0.003 = 0.06 Вт

Рм3 = 2.6∙2,82∙0.037 = 0.75 Вт

Рм4 = 2.6∙2,82∙0.105 = 2.14 Вт

г) Находим суммарные потери в меди катушки
Рм = Рм1+Рм2+Рм3+Рм4
Расчет:

Рм = 0.31+0.06+0.75+2.14 = 3.26 Вт
.21 Определение поверхности охлаждения катушки

охл.м = 2∙hоб∙(ак+παkв)∙10-6
Где α = α1+α12+α2 - радиус закругления катушки;в - справочный коэффициент.

Расчет:охл.м = 2∙ 45∙(16+3.14∙11,8∙1.2)∙10-6 = 0.0054 м2
.22 Определение удельной поверхностной нагрузки обмоток

м = Рм/ Sохл.м
Расчет:м = 3.26/0.0054 = 604 Вт/м2
.23 Определение средней температуры перегрева обмоток (стр.115)[6]
Δt = (Рм+Рс)/ Sохл.м∙k
Где k- коэффициент теплоотдачи, Вт/м2∙град.

Расчет:

Δt = (3.26+2.88)/0.0054∙25.270C = 450С
.24 Определение температуры обмоток трансформатора (tокр = 500С) (стр.115)[6]

тр = tокр+ Δt

Расчет:тр = 50+45 = 950С
.25 Определение активного сопротивления каждой обмотки (стр.106)[6]

= qм∙lср∙W/Sпр
Где qм - удельное сопротивление провода обмотки (t = 950), м = 0.02 Ом∙мм2

Расчет:= 0.02∙0.058∙78/2.72 = 0.03 Ом= 0.02∙0.063∙39/0.43 = 0.11 Ом=0.02 ∙0.075∙737/0.071 = 15.6 Ом=0.02∙0.102∙1536/0.028 = 111.9 Ом
.26 Определение падения напряжения в обмотках трансформатора при нормальной нагрузке (стр.327)[5]
При нагреве катушки трансформатора до t = 950С сопротивление обмоток равно (стр.107)[6]

гор = r∙(1+0.004∙ (95-20))
Расчет:гор = 0.03∙(1+0.04∙75) = 0.12 Омгор = 0.11∙(1+0.04∙75) = 0.44 Омгор = 15,6∙(1+0.04∙75) = 62.4 Омгор = 111.9∙(1+0.04∙75) = 447.6 Ом
ΔU = I∙rгор∙100%/U
Расчет:

ΔU1 = 7,62∙0.12∙100%/12 = 7,62%

ΔU2 = 1.2∙0.44∙100%/6.3 = 8,4%

ΔU3 = 0.2∙62.4∙100%/120 = 10,4%

ΔU4 = 0.08∙447.6∙100%/250 = 14,3%
.27 Определение КПД трансформатора (стр.555)[3]
η = ΣРz/ΣРс+Рм+Рz
Расчет:

η = 68/(3,26+2,88+68) = 0.917

3. Поиск наилучшего варианта компоновки проектируемого изделия
Трансформатор состоит из одной или нескольких индуктивных катушек с обмотками, которые надеваются на сердечник из магнитного материала, а также элементов, служащих для скрепления частей сердечника и закрепления трансформатора в аппарате.

Магнитопровод. Назначение магнитопровода заключается в том, чтобы создать для магнитного потока замкнутый путь, обладающий возможно меньшим магнитным сопротивлением. Поэтому магнитопроводы трансформаторов необходимо изготовлять из материалов, обладающих высокой проницаемостью в сильных переменных магнитных полях.


Широкое применение в трансформаторах получили холоднонакатанные текстурированные стали марок 3411-3424. В этих сталях при холодной прокатке получается ориентация кристаллов вдоль направления проката. Стали 3411-3424 имеют вдоль направления проката более высокую индукцию и меньшие потери. Применение холоднокатаных сталей позволяет сократить габариты трансформатора, особенно если сердечник сконструирован так, что в трансформаторе магнитные силовые линии располагаются вдоль направления проката.

По конструкции магнитопроводы подразделяют на шихтованные и ленточные. Ленточный манитопровод можно получить навивкой и склейкой полосы из трансформаторной стали. После резки, необходимой для установки катушек получают С-образные сердечники, из которых собирают броневые и стержневые магнитопроводы.

Для получения минимального немагнитного зазора в магнитопроводе торцы сердечников после установки в катушку склеивают ферромагнитной пастой. Если зазор необходим, то в месте стыка двух сердечников устанавливают прокладки из бумаги или картона необходимой величины.

Каркас катушки. Основание, на котором размещен и закреплен провод обмотки трансформатора, называют каркасом. По конструкции каркасы могут быть разделены на две основные группы: со щечками и без щечек-гильзы.

Каркасы со щечками изготавливают прессовкой или сборными из листовых изоляционных материалов. Гильзы делают из тонкого картона или кабельной бумаги навивкой нескольких слоев на оправе и склейкой их. Для вывода концов обмотки в щечках каркаса делают отверстия и крепят контакты.

Размер отверстия в каркасе следует брать на 0,1-0,2 мм больше, чем размеры соответствующей части магнитопровода, которое входит в это отверстие, а длину каркаса следует брать на 0,5-1 мм меньше, чем высота окна в магнитопроводе. Это обеспечивает свободную установку каркаса на магнитопровод. Толщина стенок каркаса в зависимости от его размеров и используемых материалов составляет обычно от 0,7 до 1,5 мм. В нашем случае был выбран каркас - гильза, так как трансформаторы в которых каркасы катушек выполнены в виде гильз, обладают лучшими технологическими характеристиками, поскольку гильзы значительно проце каркасов со щечками и процесс изготовления гильз лучше поддается механизации. Кроме того, при использовании гильз можно на хорошо отрегулированных станках производить намотку сразу большого числа катушек, что также резко снижает затраты на производство.

Обмотки. При производстве трансформаторов радиотехнической аппаратуры используется в основном медный изолированный провод, так как медь имеет наименьшее сопротивление по сравнению с другими проводниковыми материалами. Наиболее распространены медные провода с эмалевой изоляцией ПЭМ-1, ПЭМ-2, ПЭВ-1, ПЭВ-2 ПЭТВ, ПЭВТКЛ. Минимальная рабочая температура- 60

0С. Обмоточные провода изготавливают диаметром от 0,03 мм.

Укладка провода на катушку осуществляется двумя способами: беспорядочно (внавал) и правильными рядами, виток к витку (рядовая намотка).

При использовании гильзы ширину концевой изоляции делают 1,2-1,5 мм. Кроме того, у каждого последующего ряда ширину намотки необходимо уменьшить по отношению к предыдущему на один виток, чтобы исключить «сползание» крайних витков.

Крепление элементов конструкции. После сборки катушки с магнитопроводом необходимо закрепить его отдельные части, чтобы при последующих технологических операциях и эксплуатации не происходило их взаимное перемещение. В противном случае из-за появления или изменения зазора будет меняться магнитная проницаемость, что приведет к увеличению тока холостого хода.

Магнитопровод можно скрепить двумя скобами. На нижней скобе предусмотрены отгибы для крепления трансформатора.

Герметизация трансформатора. Для защиты трансформатора от действия влаги применяют пропитку катушки изоляционными лаками и компаундами. В результате пропитки происходит уменьшение температуры перегрева провода, так как пропиточный материал заполняет воздушные промежутки между витками катушки, что улучшает теплопроводность и способствует более интенсивному отводу теплоты к поверхности трансформатора. Лаки и компаунды, применяемые для пропитки должны обладать хорошей проникающей способностью и не разрушать изоляцию проводов.

На практике применяют большое количество пропиточных материалов, например как лак АФ 17, компаунд Д1. Тонкая пленка лака, образующаяся при высыхании, не способна надежно защищать катушку от длительного воздействия повышенной влажности.

Трансформаторы, которые предназначены для работы в жестких климатических условиях, после сборки дополнительно покрывают влагозащитным слоем эмали толщиной от нескольких десятых до единиц миллиметров, материалы, применяемые для такой поверхностной защиты, должны создавать монолитный слой, обладающей хорошей влагозащитой, а также должны иметь надежное сцепление с катушкой и магнитопроводом. При воздействии повышенной температуры эти материалы не должны разрушаться. Широко применяются для поверхностной защиты трансформатора эмали на основе эпоксидных смол с наполнителями (например ОЭП4171).

Заключение
Полученные данные сведем в таблицу.
Таблица 3. Результаты расчета


Название рассчитанной величины

Результат

Суммарная мощность

ΣPz=68 В∙А

Магнитопровод

ШЛ 16х12

Значение индукции в сердечнике

Вм=1.32Тл

ЭДС наводимая в одном витке

Е = 0,1465 В

Потери в стали

Рст = 1,798 Вт

Активная составляющая тока при максимальном напряжении питающей сети

Iоа = 0.026А

Полная намагничивающая мощность

Рог = 14.4 Вт

Реактивная составляющая тока

Iог = 1.45 А

Абсолютное и относительное значение тока

I0 = 1.458 А




I1 = 7,62 А

Значение плотности тока в проводах

Sпр1= 2.72 мм2 Sпр2= 0.43 мм2 Sпр3= 0.071 мм2 Sпр4= 0.028 мм2

Число витков в одном слое

Nсл1 = 64 вит Nсл2 =95 вит Nсл3 =140 вит Nсл4 =140 вит

Число слоев каждой обмотки

nсл1 = 1 слоя nсл2 = 1слой nсл3 = 6 слоев nсл4 =11 слоев

Радиальная толщина каждой обмотки

α1 = 0.7 мм α2 =0.47 мм α3 =2.85 мм α4 = 5.32 мм

Полная радиальная толщина обмотки

α = 11.8 мм

Зазор между катушкой и сердечником

с - αkв = 1.84

Потери в каждой обмотке

Рм1 = 0.31 Вт Рм2 = 0.06 Вт Рм3 = 0.75 Вт Рм4 = 2.14 Вт

Суммарные потери в меди катушки

Рм = 3.26 Вт

Средняя температура перегрева обмоток

Δt = 450С

Температура обмоток трансформатора

Tтр =950С

Активное сопротивление каждой обмотки

r1 =0.03 Ом r2 =0.11 Ом r3 =15.6 Ом r4 =111.9 Ом

КПД трансформатора

η = 0.917


Полученные данные удовлетворяют техническому заданию. Была разработана наилучшая конструкция трансформатора. Трансформатор состоит из катушки с обмотками, которая надевается на сердечник из магнитного материала, а также различных элементов, служащих для закрепления трансформатора в РЭА и скрепления частей сердечника.


Магнитопровод необходимо изготовить из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях. В работе был выбран магнитопровод типа ШЛ 16х12 из стали Э44 толщиной 0.2мм.

Каркас катушки - основание, на котором размещен и закреплен провод намотки. В нашей работе это гильза из тонкого картона (ЭВТ-0.5 ГОСТ2824-86).

Обмотка сделана медным проводом ПЭВ - 1, намотка рядовая.

Крепление элементов конструкции. После того как была собрана катушка с магнитопроводом нужно закрепить его части скобами, для того что бы не изменился размер зазора.

Список используемой литературы

трансформатор питание малая мощность

  1. Бальян Р.X. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М: Советское радио, 1971.-С. 720.

  2. Белопольский И.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - M.-JL: Госэнергоиздат, 1963. - С.272.

  3. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1977. С.656.

  4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. - М.: Энергия, 1976. С.544.

  5. Фролов А.Д. Радиодетали и узлы. - М: Высшая школа, 1975. С.440.

  6. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1977. - 269с. с ил.

  7. ГОСТ 1908-87 Бумага конденсаторная. Технические условия. - М., Издательство стандартов, 1991 -9с.

  8. ГОСТ 1931-87 Бумага электроизоляционная намоточная. Технические условия. - М., Издательство стандартов, 1989. - 5с

9ГОСТ2.001-93 ЕСКД. Общие положения. - М., Издательство стандартов, 1994. -Зс.

ГОСТ2.101-68 ЕСКД. Виды изделий. - М., Издательство стандартов, 1988.-4с

ГОСТ2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов. - М., Издательство стандартов, 1988. - 15с

ГОСТ2.103-68 ЕСКД. Стадии разработки. - М., Издательство стандартов, 1988. -4с

  1. ГОСТ2.104-68 ЕСКД. Основные надписи. - М., Издательство стандартов, 1988. - Юс

  2. ГОСТ2.105-85 Общие требования к текстовым документам. - М., Издательство стандартов, 1988. - Юс.


Приложение
НАИМЕНОВАНИЕ И ПРИМЕНЯЕМОСТЬ

Трансформатор питания малой мощности применяется для питания индивидуальных нагрузок в РЭА.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

напряжение питающей сети 12 В

напряжения вторичных обмоток 6,3 В, 120 В, 250 В

токи вторичных обмоток 1,2 А, 0,2 А, 0,08 А

частота питающей сети 50 Гц

климатический район В

ЦЕЛЬ РАБОТЫ