Курсовая по однофазному трансформатору
.docxЦель курсовой работы
Разработать алгоритм проектирования и принципиальную схему однофазного трансформатора.
Исходные данные
U1 = 220 В – входное напряжение;
U2 = 24 В – выходное напряжение;
Р = 2 кВт – мощность трансформатора;
f = 50 Гц – частота;
μa = 5*10-3 – абсолютная магнитная проницаемость электротехнической стали марки ЭИ-200 [1];
ρ = 0,0175 – удельное сопротивление меди [2]
Расчет трансформатора
-
Исходя из заданных условий величины напряжения и мощности, вычисляется сила тока для каждой из обмоток по формуле [3]
Для первичной обмотки:
Для вторичной обмотки:
-
Выбрана Ш-образная форма сердечника. Зная мощность трансформатора, определяется площадь поперечного сечения сердечника [3]
-
Количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения, определяется сечением рабочего керна сердечника по формуле [3]
где:
w – количество витков на 1 вольт;
k – коэффициент, определяемый свойствами сердечника;
S – площадь поперечного сечения сердечника, см2
Из приведенной формулы видно, что чем меньше коэффициент k, тем меньше витков будут иметь обмотки трансформатора. Однако произвольно коэффициент k выбирать нельзя. Его значение обычно лежит в пределах от 35 до 60. Для Ш–образного сердечника k = 50. Тогда:
-
Зная необходимое напряжение каждой обмотки и количество витков на 1 вольт, легко определить количество витков обмотки [3]
Число витков в первичной обмотке на 220 В:
Число витков во вторичной обмотке на 24 В:
Для компенсации потери напряжения в проводах обмоток нужно увеличить число витков вторичной обмотки на 5–10 % [4]. Тогда
-
Для расчета площади поперечного сечения провода надо знать величину тока и допустимую плотность тока. Допустимая плотность тока для медного провода . Формула для сечения провода [2]
Для первичной обмотки:
Для вторичной обмотки:
Из таблицы 20 ГОСТ 31996–2012 берутся ближайшие большие значения для площади проводов
-
Для вычисления диаметра провода используется формула площади круга [5]
S – площадь поперечного сечения провода, мм2
Для провода площадью :
Для провода площадью :
-
Определение длины медного провода [3]
где:
П – периметр поперечного сечения сердечника, см, вычисляется по формуле
– приблизительная ширина рабочего керна сердечника, вычисляется по формуле
S – площадь поперечного сечения сердечника, см2
– толщина пакета, см, вычисляется по формуле
Находим и , а затем П
Для первичной обмотки:
Для вторичной обмотки:
-
Определение длины сердечника [3]
Предположим длину сердечника в пределах 5<lсерд<7 см
d – диаметр медного провода, см
-
Определение индуктивности катушки [2]
S – площадь поперечного сечения сердечника, м
-
Определение индуктивного сопротивления [2]
l – длина медного провода, м
d – диаметр медного провода, ммПроверка размерностей:
Для первичной обмотки:
Для вторичной обмотки:
-
Определение реактивного сопротивления [2]
-
Вычисли коэффициент нагрузки [6]
где:
Pсп – суммарные потери мощности, Вт
Pном – номинальная мощность, Вт
Спецификация
N |
Наименование |
Материал |
Ток |
Площадь |
Витки |
Диаметр |
Длина |
1 |
Сердечник |
Сталь ЭИ-200 |
– |
53,67 см2 |
– |
– |
7 см |
2 |
1-я обмотка |
Медь |
9,09 А |
4 мм2 |
205 |
2,26 мм |
6158,2 см |
3 |
2-я обмотка |
Медь |
83,33 А |
35 мм2 |
23 |
6,68 мм |
690,92 см |
N |
Наименование |
Индуктивность |
Индуктивное сопротивление |
Активное сопротивление |
Реактивное сопротивление |
1 |
Сердечник |
16,11 Гн |
5061 Ом |
– |
– |
2 |
1-я обмотка |
– |
– |
0,269 Ом |
24,2 Ом |
3 |
2-я обмотка |
– |
– |
0,003 Ом |
0,3 Ом |
Вывод
Разработан алгоритм проектирования и принципиальная электрическая схема однофазного трансформатора для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В.
Список использованной литературы
-
Дружинин В.В. «Магнитные свойства электротехнической стали». Изд. 2-е, перераб. – Москва, «Энергия», 1974.
-
Кузнецов М.И. «Основы электротехники». Изд. 9-е, исправ. – Москва, «Высшая школа», 1964.
-
Никитин В.А. «Как рассчитать и изготовить силовой трансформатор». Москва, «ДОСААФ СССР», 1984.
-
Дьяков В.И. «Типовые расчеты по электрооборудованию». Изд. 7-е, перераб. и доп. – Москва, «Высшая школа», 1991.
-
Атанасян Л.С. и др. «Геометрия. 7 - 9 классы.» Изд. 20-е – Москва, «Просвещение», 2010.
-
Ю. М. Борисов, Д. Н. Липатов, Ю. Н. Зорин. Электротехника. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: «Энергоатомиздат», 1985.