Определение числа витков обмоток.

МПС РОССИИ

Российский государственный открытый технический университет путей сообщения

(Ярославский филиал)

 

 

Кафедра «Электротехника»

 

 

Курсовая работа по предмету

«Электрические машины и электропривод»

 

 

Учащийся:
	Шифр 0440-АТС-1016
Преподаватель:	Якущенко В.А.

Содержание

 

1 Задание на курсовую работу. 3

2 Исходные данные. 3

3 Расчет трансформатора. 3

3.1 Выбор магнитопровода. 3

3.2 Определение числа витков обмоток. 5

3.3 Определение потерь в стали и намагничивающего тока. 6

3.4 Электрический и конструктивный расчет обмоток. 7

3.5 Определение температуры нагрева трансформатора. 12

3.6 Определение КПД трансформатора и выбор проводов для выводов обмоток. 14

3.7 Рекомендации по конструкции трансформатора. 14

Используемая литература. 15

Используемые программы. 15

Приложение А.. 16

Приложение Б.. 17

 

Задание на курсовую работу.

1. Рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением.

2. Выполнить чертеж рассчитанного трансформатора (выполнение его допускается на миллиметровой бумаге формата А3).

Расчетно-пояснительная записка курсовой работы должна содержать подробный ход расчета, обоснование выбранных значений параметров.

Графическая часть проекта должна содержать три проекции, в том числе фасад и вид сверху с разрезами наполовину, на которых должны быть указаны габаритные и установочные размеры трансформатора, размеры обмоток, межобмоточной изоляции и каркаса катушки.

Результаты расчетов округлить до трех значащих цифр.

Исходные данные.

Температура окружающей среды 50°С.

Расчетное условие: минимум массы.

Расчетное ограничение: максимальная температура.

 

Рабочая температура трансформатора должна лежать пределах .

Отношение массы стали к массе меди должно лежать в пределах .

Расчет трансформатора.

Выбор магнитопровода.

Расчетная мощность трансформатора определяется по формуле

Значение КПД принимаем 0,96, отсюда

Для силовых трансформаторов мощностью выше 100 ВА более выгодными являются стержневые трансформаторы с двумя катушками и ленточными разъемными сердечниками, поскольку они имеют большую поверхность охлаждения по сравнению с броневыми и меньшую среднюю длину витка.

Для ленточных конструкций рекомендуется применять холоднокатаные стали Э340 толщиной D =0,15 мм для частоты 400 Гц.

По найденной величине S_p для данной конструкции магнитопровода из таблиц, приведенных в [4], находим ориентировочные значения максимальной индукции В_макс, плотность тока j_ср, коэффициента заполнения окна k_ок и коэффициента заполнения магнитопровода k_ст.

 

Определим произведение сечения сердечник на площадь окна

 

 

Определяем отношение

где

,

 

Значения и выражают через размеры сердечника с помощью формул

 

 

Приняв значение и подставив крайние значения , найдем пределы изменения величины

,

 

Зная произведение и пределы изменения , из таблицы П2-4 [5] выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение произведения наиболее близко к требуемому, а значение лежит в требуемых пределах.

Выбираем магнитопровод ПЛ 12,5х25х60. Для выбранного сердечника выписываем

Зная размеры сердечника уточняем значения С₁ и k_Qвыбp

 

проверяем условие при

условие соблюдается.

Для данного трансформатора предполагается использование стержневого ленточного магнитопровода ПЛ 12,5х25х60.

При оптимальном соотношении плотностей тока в обмотках значения и можно принимать равными значению и равными 1%.

Рекомендации по конструкции трансформатора.

Крепление магнитопровода осуществляется при помощи накладок, стягиваемых шпильками. Накладки имеют ребра жесткости. Основание трансформатора имеет отверстия для крепления его к панели. Конструкция трансформатора изображена в Приложении А.

 

Используемая литература.

1. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высших технических заведений. – 3-е изд., перераб. – Л.: Энергия, 1978.

2. Белопольский И.И., Каретникова Е.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. – М.: Энергия, 1973.

3. Брускин Д.Э., Захарович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1987.

4. Брейтер Б.З. Электрические машины и электропривод. Задание на курсовую работу с методическими указаниями для студентов III курса специальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте». – М.: РГОТУПС, 2003.

5. Седов В.И., Шумейко В.В. Электрические машины и электропривод. Приложение к заданию на курсовую работу по расчету маломощного трансформатора с воздушным охлаждением для студентов III курса специальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте». – М.: РГОТУПС, 2002.

 

Используемые программы.

1. Расчет производился в программном обеспечении Mathcad version 13.0 (509121419). Результаты расчета приведены в Приложении Б.

2. Курсовая оформлялась в программном обеспечении Microsoft® Office Word 2003 (11.5604.5606). Входит в состав Microsoft® Office – профессиональный выпуск версии 2003.

3. Чертежи выполнялись в программном обеспечении AutoCAD 2006 версии Z.54.10.

 

Приложение А

Приложение Б

МПС РОССИИ

Российский государственный открытый технический университет путей сообщения

(Ярославский филиал)

 

 

Кафедра «Электротехника»

 

 

Курсовая работа по предмету

«Электрические машины и электропривод»

 

 

Учащийся:
	Шифр 0440-АТС-1016
Преподаватель:	Якущенко В.А.

Содержание

 

1 Задание на курсовую работу. 3

2 Исходные данные. 3

3 Расчет трансформатора. 3

3.1 Выбор магнитопровода. 3

3.2 Определение числа витков обмоток. 5

3.3 Определение потерь в стали и намагничивающего тока. 6

3.4 Электрический и конструктивный расчет обмоток. 7

3.5 Определение температуры нагрева трансформатора. 12

3.6 Определение КПД трансформатора и выбор проводов для выводов обмоток. 14

3.7 Рекомендации по конструкции трансформатора. 14

Используемая литература. 15

Используемые программы. 15

Приложение А.. 16

Приложение Б.. 17

 

Задание на курсовую работу.

1. Рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением.

2. Выполнить чертеж рассчитанного трансформатора (выполнение его допускается на миллиметровой бумаге формата А3).

Расчетно-пояснительная записка курсовой работы должна содержать подробный ход расчета, обоснование выбранных значений параметров.

Графическая часть проекта должна содержать три проекции, в том числе фасад и вид сверху с разрезами наполовину, на которых должны быть указаны габаритные и установочные размеры трансформатора, размеры обмоток, межобмоточной изоляции и каркаса катушки.

Результаты расчетов округлить до трех значащих цифр.

Исходные данные.

Температура окружающей среды 50°С.

Расчетное условие: минимум массы.

Расчетное ограничение: максимальная температура.

 

Рабочая температура трансформатора должна лежать пределах .

Отношение массы стали к массе меди должно лежать в пределах .

Расчет трансформатора.

Выбор магнитопровода.

Расчетная мощность трансформатора определяется по формуле

Значение КПД принимаем 0,96, отсюда

Для силовых трансформаторов мощностью выше 100 ВА более выгодными являются стержневые трансформаторы с двумя катушками и ленточными разъемными сердечниками, поскольку они имеют большую поверхность охлаждения по сравнению с броневыми и меньшую среднюю длину витка.

Для ленточных конструкций рекомендуется применять холоднокатаные стали Э340 толщиной D =0,15 мм для частоты 400 Гц.

По найденной величине S_p для данной конструкции магнитопровода из таблиц, приведенных в [4], находим ориентировочные значения максимальной индукции В_макс, плотность тока j_ср, коэффициента заполнения окна k_ок и коэффициента заполнения магнитопровода k_ст.

 

Определим произведение сечения сердечник на площадь окна

 

 

Определяем отношение

где

,

 

Значения и выражают через размеры сердечника с помощью формул

 

 

Приняв значение и подставив крайние значения , найдем пределы изменения величины

,

 

Зная произведение и пределы изменения , из таблицы П2-4 [5] выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение произведения наиболее близко к требуемому, а значение лежит в требуемых пределах.

Выбираем магнитопровод ПЛ 12,5х25х60. Для выбранного сердечника выписываем

Зная размеры сердечника уточняем значения С₁ и k_Qвыбp

 

проверяем условие при

условие соблюдается.

Для данного трансформатора предполагается использование стержневого ленточного магнитопровода ПЛ 12,5х25х60.

При оптимальном соотношении плотностей тока в обмотках значения и можно принимать равными значению и равными 1%.

Определение числа витков обмоток.

Если падение напряжений на обмотках выразить в процентах от номинальных значений напряжений на соответствующих обмотках, то значение ЭДС примут вид:

 

;

;

.

 

Электродвижущая сила на виток

 

Число витков обмоток

Число витков округляем до 25 и производим перерасчет чисел витков других обмоток и магнитной индукции