- •Разработка устройства симметрирования
- •Напряжения в трехфазных сетях промышленных предприятий
- •Содержание
- •Введение
- •1 Анализ качества электрической энергии и влияние его параметров на работу электрооборудования
- •1.1 Обзор качества электроэнергии в электросетях
- •1.2 Влияние качества электроэнергии на работу цеховых электроприемников
- •1.3 Трансформаторно-тиристорное оборудование для регулирования параметров электроэнергии в цеховых сетях
- •2 Анализ основных путей устранения несимметрии напряжений в системах электроснабжения
- •2.1 Расчет несимметрии напряжений
- •2.2 Методы и средства снижения несимметрии напряжений
- •3 Синтез опытного образца симметрирующего устройства
- •3.1 Анализ средств симметрирования фазных напряжений, применяемых в современных условиях
- •3.2 Общие сведения по автоматизации процесса симметрирования
- •3.3 Разработка структурной схемы устройства симметрирования
- •3.4 Разработка принципиальной схемы
- •3.5 Синтез микропроцессорной системы управления
- •3.6 Разработка маломощного трансформатора для опытного образца устройства симметрирования
- •3.7 Разработка программы для микропроцессорной системы управления
- •3.8 Экспериментальные исследования работоспособности устройства на опытном образце
- •4 Охрана труда
- •4.1 Краткое описание устройства симметрирования фазных напряжений
- •4.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов (овпф), действующих в лаборатории информационно-измерительной техники и электроники (аудитория № 112, корпус «д», АлтГту)
- •4.3 Мероприятия по снижению воздействия на человека
- •4.4 Обеспечение пожарной безопасности в помещении и эвакуации персонала из здания в случае чрезвычайной ситуации
- •4.5 Расчет освещенности на рабочем месте
- •5 Технико-экономический расчет
- •5.1 Введение
- •5.2 Составление сетевого графика на весь комплекс работ по проведению научного исследования
- •5.3 Составление сметы затрат на проведение научно-исследовательских работ
- •5.4 Оценка эффективности научно-исследовательской работы
- •Заключение
- •Список использованных источников
3.6 Разработка маломощного трансформатора для опытного образца устройства симметрирования
Для осуществления пофазного регулирования напряжений необходим трансформатор с некоторым количеством отпаек, управляемых симисторными ключами. Оптимальным в этом случае явилось решение принять десять отпаек трансформатора с шагом регулирования 10 В и десять отпаек с шагом регулирования в 1 В. Таким образом фазное напряжение можно регулировать в пределах от 170 В до 280 В, при этом регулирование отпайками с шагом в 10 В было решено использовать как в положительную сторону, так и в отрицательную, а регулирование отпайками с шагом в 1 В ‑ только в положительную.
Расчет трансформатора производился в соответствии с упрощенной методикой, когда исходными начальными данными являлись:
– напряжение первичной обмотки U1;
– напряжение первичной обмотки U2;
– ток вторичной обмотки I2;
– мощность вторичной обмотки P2 = I2U2 = Pвых.
Так как мощность нагрузки для собираемого опытного образца мала, то и выходная мощность вторичной обмотки вольтдобавочного трансформатора так же невелика.
Расчет трансформатора начинается с выбора магнитопровода, то есть определения его конфигурации и геометрических размеров. Был выбран магнитопровод броневого пластинчатого типа. Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, были найдены на основании выражения:
, (3.4)
где Sст – сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;
Sок – площадь окна в магнитопроводе;
Вmax – магнитная индукция;
J – плотность тока;
Кок – коэффициент заполнения окна;
Кст – коэффициент заполнения магнитопровода сталью.
Величины электромагнитных нагрузок Вmax и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из соответствующих таблиц 3.1 и 3.2.
Таблица 3.1 – Зависимость магнитной индукции при выходной мощности от конструкции магнитопровода трансформатора
Конструкция магнитопровода |
Магнитная индукция Bmax, Тл при Pвых, Вт |
||||
5-15 |
15-50 |
50-150 |
150-300 |
300-1000 |
|
Броневая (пластинчатая) |
1,1-1,3 |
1,3 |
1,3-1,35 |
1,35 |
1,35-1,2 |
Броневая (ленточная) |
1,55 |
1,65 |
1,65 |
1,65 |
1,65 |
Кольцевая |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,65 |
1,6 |
Таблица 3.2 – Зависимость плотности тока при выходной мощности от конструкции магнитопровода трансформатора
Конструкция магнитопровода |
Плотность тока J, А/мм2 при Pвых, Вт |
||||
5-15 |
15-50 |
50-150 |
150-300 |
300-1000 |
|
Броневая (пластинчатая) |
3,9-3,0 |
3,0-2,4 |
2,4-2,0 |
2,0-1,7 |
1,7-1,4 |
Броневая (ленточная) |
3,8-3,5 |
3,5-2,7 |
2,7-2,4 |
2,4-2,3 |
2,3-1,8 |
Кольцевая |
5-4,5 |
4,5-3,5 |
3,5 |
3,0 |
Коэффициент заполнения окна Кок для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией берется из таблицы 3.3.
Таблица 3.3 – Зависимость коэффициента заполнения окна при выходной мощности от конструкции магнитопровода трансформатора и рабочего напряжения
Конструкция магнитопровода |
Рабочее напряжение, В |
Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, Вт |
||||
0,22-0,29 |
0,29-0,30 |
0,30-0,32 |
0,32-0,34 |
0,34-0,38 |
||
Броневая (пластинчатая) |
до 100 |
0,19-0,25 |
0,25-0,26 |
0,26-0,27 |
0,27-0,30 |
0,30-0,33 |
100-1000 |
0,15-0,27 |
0,27-0,29 |
0,29-0,32 |
0,32-0,34 |
0,34-0,38 |
|
Броневая (ленточная) |
до 100 |
0,13-0,23 |
0,23-0,26 |
0,26-0,27 |
0,27-0,30 |
0,30-0,33 |
100-1000 |
0,22-0,29 |
0,29-0,30 |
0,20-0,26 |
0,26-0,27 |
0,27-0,28 |
|
Кольцевая |
- |
0,18-0,20 |
4,5-3,5 |
0,30-0,32 |
0,32-0,34 |
Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода и способа изоляции пластин друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 3.4.
Таблица 3.4 – Зависимость коэффициента заполнения при заданной толщине стали от конструкции магнитопровода трансформатора
Конструкция магнитопровода |
Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм |
||||
0,08 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,35 |
|
Броневая (пластинчатая) |
- |
0,7(0,75) |
- |
0,85 (0,89) |
0,9 (0,95) |
Броневая (ленточная) |
0,87 |
- |
0,90 |
0,91 |
0,93 |
Кольцевая |
0,85 |
0,88 |
Величина номинального первичной обмотки находится по формуле:
, (3.5)
где величина η и cosφ трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по таблице 3.5.
Таблица 3.5 – Зависимость величин η и cosφ от суммарной мощности вторичных обмоток трансформатора
Величина |
Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт |
||||
2-15 |
15-50 |
50-150 |
150-300 |
300-1000 |
|
η |
0,5-0,6 |
0,6-0,8 |
0,8-0,9 |
0,90-0,93 |
0,93-0,95 |
0,76-8,88 |
0,88-0,92 |
0,92-0,95 |
0,95-0,96 |
||
cosφ |
0,85-0,90 |
0,90-0,93 |
0,93-0,95 |
0,95-0,93 |
0,93-0,94 |
Диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции определяется следующим образом:
, (3.6)
где сечение провода в обмотке Sпр = I/J.
Число витков в обмотках трансформатора определяется по формуле:
, (3.7)
где n – номер обмотки,
ΔU – падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения.
Таким образом, был собран маломощный трансформатор, способный регулировать напряжение в заданных пределах, внешний вид которого представлен на рисунке 3.21.
Рисунок 3.21 – Маломощный вольтдобавочный трансформатор