Курсовая работа: Трансформатор питания

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
1.2 Обоснование дополнительных требований и параметров
2. Обзор аналогичных конструкций и выбор направления проектирования
3. Расчет конструкции и необходимых деталей
3.1 Расчет стержневого трансформатора
4. Описание конструкции и технологии
Трансформаторы являются наиболее широко используемыми элементами в различной аппаратуре.
Трансформаторы питания преобразуют переменное напряжение первичного источника в любые другие значения, необходимые для нормального функционирования аппаратуры. Кроме того, трансформатор питания позволяет получать ряд вторичных напряжений, электрически не зависимых друг от друга и от питающей сети.
Наиболее просто применять для электропитающего устройства специально спроектированные трансформаторы для обеспечения высокого качества работы и требуемой надежности, низкой стоимости, минимальной массы и объема.
В тех случаях, когда напряжение или ток на вторичной стороне унифицированного трансформатора не соответствует требуемым значениям, приходится рассчитывать и изготовлять трансформатор. Не применяют унифицированный трансформатор также, если остаются незадействованными некоторые секции вторичной обмотки, что приводит к нежелательному увеличению объема и массы устройства.
Более высокие показатели можно обеспечить на основании детальных расчетов, что и является целью курсового проекта - расчет трансформатора питания с заданными параметрами, обеспечив при этом минимальные габаритные размеры.
- напряжение первой вторичной обмотки;
- напряжение второй вторичной обмотки;
Обеспечить минимальные габаритные размеры.
В условиях ТЗ не указан вид аппаратуры, в которой будет использоваться трансформатор. По ГОСТ 15150-69 он относится к первой группе исполнения УХЛ (аппаратура, работающая в жилых помещениях), категория размещения 4.2 (аппаратура, предназначенная для эксплуатации в отапливаемых помещениях). Общие нормы климатических воздействий на РЭА для исполнения УХЛ приведены в таблице 1.1
Таблица 1.1 - Общие нормы климатических воздействий на РЭА
В соответствии с ГОСТ 16019-78 должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в таблице 1.2
Таблица 1.2 - Наземная профессиональная РЭА. Нормы климатических и механических воздействий для 1-й группы
Для каждой из конструкций трансформатора существует "оптимальная геометрия" (соотношение размеров магнитопровода), обеспечивающая получение минимальной массы, объема или стоимости. Пользуясь [1, табл.13], выбираем конструкцию трансформатора с учетом его мощности и частоты сети - стержневая с двумя катушками (по сравнению с броневой конструкцией при одинаковом объеме выигрыш по мощности 6 - 25%).
Стержневой двухкатушечный трансформатор обладает большей поверхностью охлаждения (за счет поверхностей катушки) и поэтому допускает большие плотности тока . По этой причине двухкатушечный ленточный трансформатор имеет удельные мощности по массе и объему больше, чем у ленточного броневого трансформатора: при 50 Гц - до 30% и при 400Гц - до 20%.
Стержневой двухкатушечный трансформатор имеет меньшую индуктивность рассеяния (на каждой катушке только половина витков и поэтому толщина катушки меньшая), меньшее внешнее электромагнитное поле и меньшую восприимчивость к постоянным электромагнитным полям (наведенные ЭДС в обеих катушках вычитаются).
К недостатку стержневого двухкатушечного трансформатора следует отнести уменьшенный примерно на 15% коэффициент заполнения окна медью, т.к у нее вдвое больше изоляционных материалов между отдельными обмотками и между магнитопроводом и обмоткой.
С учетом, что , выбираем электротехническую сталь марки Э310 с толщиной лент . Также для обеспечения минимальных габаритных размеров принимают максимальное значение магнитно возможную индукцию магнитопровода и плотности тока в обмотках, удовлетворяя требуемым параметрам.
В зависимости от технологии изготовления магнитопроводы трансформаторов небольшой мощности делятся на пластинчатые и ленточные. По конструктивному выполнению пластинчатые и ленточные магнитопроводы делятся на три основных типа: стержневые, броневые и кольцевые.
Все перечисленные ранее конструкции магнитопроводов применяются в качестве сердечников в однофазных трансформаторах. В трехфазных трансформаторах обычно используется стержневая конструкция, называемая также Е - образной.
Так как трансформатор имеет большие электромагнитные силовые потоки, то соответственно и большие размеры обмоток элемента. Для уменьшения размеров и массы важную роль играет грамотный подбор материалов составных частей трансформатора.
В современных РЭА масса и габариты устройств питания составляют 0.5-0.1 общей массы и габаритов и на их долю приходится в некоторых случаях до 50% отказов. Что требует совершенствования трансформаторов питания. Основные трудности при этом определяются тем, что материалы сердечников имеют ограниченные магнитную проницаемость, индукцию насыщения и большие потери.
Согласно условиям внешних климатических, механических и физических воздействий использование броневого трансформатора оправдано
Учитывая недостатки в существующих трансформаторах, относительно проектируемого выбираем следующие направления:
При стяжки трансформатора между стойкой и магнитопроводом подложить слой бумаги К-12 ГОСТ 1908-88 для того, чтобы предотвратить возможность образования короткозамкнутого витка вокруг всего сердечника или его части; образование такого витка приводит к сильному нагреву трансформатора и потере их мощности, что не допустимо для реализации минимальных габаритных размер;
Фиксация всей конструкции к основанию осуществляется клеем ВК ОСТ4ГО.029.204.
Обмотка трансформатора - открытого типа, то есть крышки не имеет, так как условия работы - лаборатории, жилые дома и другие подобные помещения.
В качестве обмотки применяем провод марки ПЭВ-1 (ГОСТ 7262-78), допускающий перегрев до 105°С.
Торцы магнитопровода покрывают эмалью МЛ-152 синяя У1 ОСТ 4.070.015.
Расчет ведем, исходя из допустимого перегрева .
1. Зная величину , выбираем сталь марки Э310 с толщиной лент .
2. Определяем мощность вторичной обмотки (3.1)
По известным величинам и для стержневого трансформатора с двумя катушками определим [1, П12] ориентировочное типоразмер магнитопровода, нужные параметры которого заносим в табл.1.3
Таблица 1.3 - Основные параметры магнитопровода ПЛ 12,5X25-32
3. Находим номинальный ток в первичной обмотке (3.2)
Значения и определяем по [1, рис.34]: , .
4. Принимаем для холоднокатаной стали Э310 [1] .
5. Определяем потери в стали для индукции (3.3)
где - удельные потери в стали [1, рис.35а], .
6. Находим активную составляющую тока холостого хода по формуле (3.4)
7. Находим намагничивающую мощность, исходя из удельной реактивной мощности [1, рис.35б] и массы стали по формуле (3.5)
8. Находим реактивную составляющую тока холостого хода по формуле (3.6)
9. Находим по формуле (3.7) ток холостого хода
10. Определяем ток холостого хода (3.8) в% при
11. Определяем ориентировочное падения напряжения , и из [1, табл.15]
12. Находим число витков , и по формулам (3.9) и (3.10). При последовательном соединении обмоток на стержнях напряжение каждой из катушек будет в два раза меньше
13. Находим плотность тока , исходя из величин , и конструкции трансформатора по [1, табл.14] .
Для стержневого трансформатора рекомендуется выбирать плотность тока , исходя из (3.11)
14. Определяем ориентировочное значение проводов . Выбираем марку проводов ПЭВ-1. А затем по [1, П14] уточняем их стандартные сечения и выписываем нужные параметры. Полученные данные заносим в табл.1.4
Таблица 1.4 - Результаты выбора провода марки ПЭВ-1
15. Уточняем фактические плотности тока для каждой обмотки по выбранным стандартным сечениям проводов (3.11)
16. Определяем испытательные напряжение обмоток [1] , т.к .
17. Производим конструктивный расчет обмоток.
а) Выбираем сборную конструкцию каркаса с толщиной стенок и щек 0,5мм; вид намотки - рядами, т.к провод достаточно толстый; выбираем цельные концентрические обмотки.
б) Определяем вид изоляции и ее толщину согласно рекомендациям, изложенных в [1] и [1, рис.32]:
- толщина гильзы с одним слоем бумаги К-12;
- два слоя К-12 + батистовая лента (0,16мм);
в) Определяем осевую длину обмотки по формуле (3.12)
г) Находим число витков в одном слое (3.13)
где - коэффициент укладки, учитывающий неплотное прилегание витка к витку и заход междуслоевой изоляции на щеку каркаса. Согласно [1, табл.16] ; ; .
д) Определяем число слоев каждой обмотки по формуле (3.14)
е) Находим радиальные размеры обмоток для каркасной конструкции и концентрического выполнения обмоток. Если межслоевая изоляция прокладывается через каждый слой, то толщина первичной и вторичных обмоток находится согласно (3.15)
ж) Находим радиальный размер катушки по формуле (3.16)
где - коэффициент выпучивания при намотки и после пропитки, определяем согласно [1, табл.1] .
з) Определяем расстояние между катушкой и сердечником согласно формуле (3.17)
а) Находим средние длины витков по формулам (3.18) - (3.20)
б) Находим массу меди в каждой из обмоток (3.21)
Находим массу проводов в каждой из обмоток (3.22)
Определим суммарную массу проводов в трансформаторе (3.23)
в) Находим потери в каждой из обмоток (3.24), считая, что повод ПЭВ-1 нагревается до температуры
Находим суммарные потери в меди (3.25)
а) Определяем тепловые сопротивления:
тепловое сопротивление катушки (3.26)
тепловое сопротивление границы катушка - среда (3.27)
тепловое сопротивление границы сердечник - среда (3.28)
тепловое сопротивление гильзы (3.29)
- зазор между катушкой и сердечником.
б) Определяем величину теплового потока катушка - сердечник (3.30)
в) Определяем тепловое сопротивление катушки от максимально нагретой области до гильзы по формуле (3.31):
Если тепловое сопротивление меньше нуля, то необходимо найти (3.32)
г) Определяем величину максимального превышения температуры катушки по формуле (3.33) при
д) Определяем, исходя из , максимальную температуру, до которой нагреются обмотки трансформатора (3.34)
Такое превышение температуры допустимо для выбранного нами провода ПЭВ-1.
20) Определяем активное сопротивление каждой из обмотки (3.35)
В горячем состоянии при температуре активное сопротивление каждой из обмотки определяется согласно (3.36)
21) Определяем уточненное активное падение напряжения во всех обмотках (3.37)
22) Т.к. мощность , то влияние реактивного сопротивления по сравнению с активным можно пренебречь.
23) Трансформатор работает на вентильную систему. При этом активная составляющая мощности, потребляемой от сети (3.38)
Определим КПД трансформатора (3.39)
24) При расчете трансформатора, исходя из активной составляющей тока (3.40)
Основными элементами конструкции трансформаторов являются магнитопровод и обмотки. Магнитопровод выбрали стандартный ПЛ 12,5X25-32 из стали Э310 толщиной пластин 0,35мм, который оптимальный для решения поставленной задачи. Торцы магнитопровода покрывают эмалью МЛ-152 синий У1 ОСТ 4.070.015.
Для обмотки выбрали провод круглого сечения с эмалевым высокопрочным покрытием из лака ВЛ-931 (ГОСТ 7262-70) марки ПЭВ-1, допускающей работу при температуре +105°С, что допустимо, т.к рассчитанный трансформатор максимально может нагреться до температуре 95°С.
Обмотки трансформатора наматывается на гильзу с толщиной щек равной 0,5мм, выполненной из гетинакса II ГОСТ 2718-74.
Выводы трансформатора представляют собой провод марки МГШДО (ГОСТ 10349-69), имеющий токопроводящую жилу скрученную из медных луженых проволок, изолированный двойной обмоткой из полиамидного шелка. Провод паяется с обмоткой припоем типа ПОС-61 и выводится через специальные отверстия на катушке.
Пропитка осуществляется лаком МЛ-92 ГОСТ 15865-92., преследующая цель заполнить все поры вытеснить из катушек воздух и тем повысить влагостойкость, а также теплопроводность катушек. Пропитка также цементирует катушки, в ряде случаев повышает класс нагревостойкости изоляции.
В техническом задании указана программа выпуска трансформатора -5000 штук в год, что соответствует массовому производству. В соответствии с этим, некоторые операции по изготовлению трансформатора можно автоматизировать; изготовить нестандартных деталей, максимально подходящих для обеспечения дополнительных условий ТЗ.
Изготовление стойки произвести путем штамповки. Нарезка лент из фольги осуществить пресс-ножницами. Вместо сборной конструкции каркаса применяем гильзу.
1. Напряжение источника питания, 24
3. Напряжения вторичных обмоток, 5; 9
6. Фактическая плотность тока в проводах обмоток, 4.46; 3.82; 3.72
11. Тепловое сопротивление катушки, 2.98
12. Тепловое сопротивление гильзы, 7.1
13. Максимальное превышение температуры катушки, .55
14. Максимальная температура проводов обмотки, 95
Исполнение УХЛ, категория размещения 4.2
В процессе выполнения данного курсового проекта была разработана конструкция трансформатора питания. Обеспечены минимальные габаритные размеры путем выбора стержневого магнитопровода с максимальной магнитной индукции, а также выбором максимально возможной плотности тока в обмотках. Определены конструкторские и технические параметры трансформатора. Произведен выбор материалов, необходимых для изготовления трансформатора и его составных частей. Выполнены необходимые расчеты по определению электрических и конструктивных параметров трансформатора. Получены определенные навыки расчета параметров и разработки технической конструкторской документации на изготовление элементов электронной аппаратуры.
Рассчитанный трансформатор поддается автоматизации, что позволяет изготавливать трансформатор серийно.
1. Векслер Г.С. Расчет электропитающих устройств. - К.: Техника, 1978г.
2. М.И. Белопольский, Л.Г. Пикалова. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - М.: Энергия, 1970г.
3. Малогабаритные трансформаторы и дроссели: Справочник / И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин: Радио и связь, 1985г.
4. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА/В.Т. Белинский, В.П. Гондюл, А.Б. Грозин и др. - К.: Вища школа, 1992г.
5. В.А. Волгов Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1977.

Название: Трансформатор питания
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: курсовая работа
Добавлен 23:51:51 09 марта 2010 Похожие работы
Просмотров: 483
Комментариев: 13
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Воздействия относительной влажности,%
Прочность при транспортировании (в упакованном виде):
Активна площадь сечения магнитопровода, см 2

Средняя длина магнитной силовой линии, см
Ориентировочная мощность трансформатора, ВА, при частоте f=50Гц
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Трансформатор питания
Экспериментальная Психология Курсовая Работа Темы
Курсовая работа по теме Быт и мифология древних викингов
Курсовая работа по теме Процессуальный порядок допросов по уголовным делам
Курсовая Работа Артериальная Гипертония
Курсовые работы: Маркетинг, реклама и торговля
Контрольная Работа Параллельность Прямых
Реферат: Окружающая природная среда и военная деятельность. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Озера Нюрбинского улуса. Республики Саха Якутия. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Взаємодія соціальних та управлінських технологій
Лекция На Тему Женское Движение
Курсовая работа по теме Рынок труда и эффективность общественного производства
Реферат: Издержки фирмы в долгосрочном периоде 2
Курсовая работа по теме Использование сети Интернет как инструмента PR. PR-потенциал сайтов коммерческих организаций (на примере ОАО 'Сбербанк России')
Курсовая работа по теме Автоматизированные информационные технологии в налоговой службе
Дневник Преддипломной Практики Психолога
Отчет По Практике В Туристическом Агентстве
Сочинение по теме Кидайся в края...(заметки о Багрицком)
Рефераты По Обж 8 Класс
Курсовая работа по теме Коррекция агрессивного поведения футбольных фанатов методом кинотерапии
Гдз Тесты И Контрольные Работы
Реферат: Суть та принципи соціальної держави
Реферат: Птицы Таймыра
Реферат: Электрический импеданс