Проектирование электронного блока в типовом корпусе - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование электронного блока в типовом корпусе

Вычисление силовых трансформаторов с магнитопроводами типа ОЛ и Ш. Выбор размеров корпуса электронного блока с принудительным охлаждением. Расчет охлаждающей системы, площади радиатора проходного транзистора блока питания и параметров электронного блока.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Источник питания - это устройство, предназначенное для снабжения электронной аппаратуры электрической энергией и представляющее собой комплекс приборов и аппаратов, вырабатывающих электрическую энергию и преобразующих ее к виду, необходимому для нормальной работы каждого узла электронной аппаратуры.
Рассмотрим общую схему функционирования источника питания (см. рис.1.1). Электрическая энергия, вырабатываемая первичными источниками, не всегда может быть непосредственно использована для питания электронной аппаратуры, поэтому следующим элементом является источник вторичного электропитания - устройство, в котором происходит преобразование одного вида электрической энергии в другой. Если источник первичного питания создает переменное напряжение, то основными узлами источников вторичного питания являются: выпрямитель, сглаживающий фильтр, стабилизаторы первичного и выходного напряжения.
Основными параметрами источника питания являются номинальное значение выходного напряжения и выходное сопротивление. Номинальным значением постоянного напряжения Uном источника питания называют условное, указываемое в технической документации значение постоянного напряжения, относительно которого устанавливают и определяют его отклонения. Выходное сопротивление принимают равным внутреннему сопротивлению эквивалентной схемы источника питания.
Следующим важным параметром является максимальная мощность, отдаваемая источником питания:
На выходе источников вторичного питания никогда не бывает идеального постоянного напряжения. Кроме постоянной такое напряжение всегда содержит и переменную составляющую. Последнюю называют напряжение пульсации, а параметром, характеризующим отклонение выходного напряжения от постоянного, служит коэффициент пульсации. Используют два определения этого коэффициента.
Коэффициентом напряжения по амплитудному значению называют отношение амплитуды напряжения пульсации к номинальному значению постоянной составляющей напряжения:
K пА =ДU/U o =U max -U min /U max +U min ,
который используют, когда имеется возможность визуально наблюдать форму выходного напряжения источника питания.
Коэффициентом пульсации по действующему значению называют отношение действующего значения напряжения пульсации к номинальному значению постоянной составляющей напряжения:
Наконец, в связи с тем что источники питания принадлежат к мощным (силовым) устройствам, ещё одним важным их параметром является коэффициент полезного действия.
Кроме основных электрических параметров каждый источник питания характеризуется рядом конструкторско-экономических показателей, к которым, в первую очередь, относятся габариты, масса и стоимость.
· по роду стабилизируемой величины - стабилизаторы напряжения и тока;
· по способу стабилизации - параметрические и компенсационные стабилизаторы.
В настоящее время широкое применение получили компенсационные стабилизаторы, которые подразделяют на стабилизаторы непрерывного и импульсного регулирования. При параметрическом способе стабилизации используют некоторые приборы с нелинейной вольтамперной характеристикой, имеющий пологий участок, где напряжение мало зависит от дестабилизирующих факторов. К таким приборам относят стабилитроны, бареттеры, лампы накаливания и др. при компенсационном способе стабилизации постоянство напряжения обеспечивается за счет автоматического регулирования выходного напряжения источника питания. Это достигается за счет введения отрицательной обратной связи между выходом и регулирующим элементом, которое изменяет свое сопротивление так, что компенсирует возникшее отклонение выходной величины.
Основным параметром, характеризующим качество работы всех стабилизаторов, является коэффициент стабилизации. Как отмечалось определяющими дестабилизирующими факторами, из-за которых изменяются выходные величины стабилизатора, являются входное напряжение стабилизатора UВХ и нагрузочный ток IН.
Для стабилизатора напряжения коэффициент стабилизации равен
K ст U=(ДU ВХ /U ВХ )/(ДU ВЫХ /U ВЫХ ),
где ДU ВХ и ДU ВЫХ - приращение входного и выходного напряжений, а U ВХ и U ВЫХ - номинальные значения входного и выходного напряжений.
В условиях транспортирования тепловые воздействия возникают из-за изменения температуры окружающей среды. Температура окружающей среды может изменяться в пределах от -60 до +40 С. В рабочих условиях изменение температуры составляет 15 - 25 С, но появляются внутренние источники тепла. В результате внутреннего тепловыделения температура внутри устройства становится выше температуры окружающей среды, появляется неравномерность температурного поля внутри устройства.
Изменения температуры вызывают изменения электрических и механических свойств материалов и характеристик электронных элементов. При нагревании возникают обратимые и необратимые эффекты, приводящие к нестабильности параметров и снижению надёжности.
Обеспечение нормативных тепловых режимов электронных устройств, т.е. такого распределения температур в блоке, при котором все элементы работают в условиях, соответствующих требованиям ТУ, является одной из главных задач, решаемых при конструировании.
Основной способ обеспечения требуемого теплового режима заключается в создании теплового динамического равновесия, при котором количество рассеиваемой теплоты равняется выделяемой энергии. Такое состояние называется установившимся тепловым режимом.
По тепловым характеристикам электронные элементы делят на две группы:
элементы, выделяющие тепло (резисторы, транзисторы, трансформаторы, интегральные схемы, электронные и осветительные лампы);
элементы, практически не выделяющие тепла (конденсаторы, катушки индуктивности, терморезисторы, кварцевые резонаторы).
Элементы, не выделяющие тепла, нагреваются от расположенных рядом тепловыделяющих элементов.
В электронных устройствах практически вся потребляемая мощность превращается в тепло. На полезные электрические, световые или другие виды сигналов приходится не более 1% от потребляемой мощности. Исключение составляют вторичные источники питания, коэффициент полезного действия (КПД) которых может достигать 70%.
Изменения температуры влияют на свойства конструкционных материалов, размеры элементов конструкции и характеристики электронных изделий.
1.5 Способы охлаждения электронных блоков
В настоящее время применяют следующие способы охлаждения:
В блоках с воздушным охлаждением применяют корпуса двух видов:
Перфорированным называют корпус, имеющий отверстия для воздухообмена между внутренней и внешней средами блока.
К естественному способу охлаждения относятся:
охлаждение воздухом наружной поверхности корпуса блока;
перенос внутренней средой тепла от нагретой зоны к корпусу блока;
вентиляция естественно проходящим через полость блока окружающим воздухом.
Причиной движения воздушных потоков при естественном охлаждении является подъёмная сила, возникающая из-за разности плотностей холодного и нагретого воздуха.
Принудительное охлаждение реализуется обдувом наружной поверхности корпуса блока, перемешиванием воздуха внутри герметичного корпуса или продувкой внутренней нагретой зоны блока внешним воздухом.
Принудительная вентиляция может быть: приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Приточная вентиляция обеспечивает лучшие условия работы и более высокий КПД вентилятора, так как в этом случае вентилятор работает в более холодном и более плотном воздухе. Недостатком приточной вентиляции является подогрев охлаждающего воздуха вентилятором.
Жидкостное охлаждение почти всегда является принудительным и обеспечивает более высокую эффективность охлаждения за счёт больших теплоёмкости и теплопроводности охлаждающей среды. Недостатком жидкостного охлаждения является сложность реализации.
Испарительные системы эффективней жидкостных вследствие высокой теплоёмкости парообразования. Испарительное охлаждение позволяет стабилизировать температуру на уровне температуры кипения жидкости при высоких тепловых нагрузках. В электронных устройствах испарительные системы применяют в виде тепловых труб, имеющих герметичный металлический корпус круглой или чаще плоской формы, частично заполненный жидким теплоносителем (спирт, фреон, органические соединения с низкой температурой кипения). Для снижения температуры кипения теплоносителя внутри трубы создают пониженное давление.
В нагреваемой части тепловой трубы жидкость испаряется, пар, попадая на холодную часть тепловой трубы, конденсируется. Движение пара от горячего конца к холодному происходит за счёт давления. Возвращение жидкости от холодного конца к горячему происходит за счёт капиллярности специального фитиля в тепловой трубе. Тепловая труба длиной 200 мм и сечением 103 мм обеспечивает отвод 18 Вт при разности температур 1,5 - 1,8 о С. Способ охлаждения определяет конструкцию и габариты блока. Начальный выбор способа охлаждения может быть основан на расчете удельной среднеповерхностной тепловой нагрузки нагретой зоны. При температуре перегрева нагретой зоны 20 - 30 о С в стандартном блоке типовой конструкции при нормальном атмосферном давлении можно принять следующие допустимые значения удельной среднеповерхностной тепловой нагрузки (Вт/см 2 К) нагретой зоны в зависимости от способа охлаждения:
Независимо от выбранного способа, главной функцией системы охлаждения является перенос тепловой энергии от нагретой зоны в окружающую среду. Физический перенос теплоты от нагретых тел к холодным осуществляется теплопроводностью, тепловым излучением и тепловой конвекцией.
2. Методика расчета размеров корпуса и расчет требуемых параметров трансформатора
Несущая конструкция электронного блока должна выполнять следующие функции:
w обеспечение электрических связей в соответствии с электрической принципиальной схемой;
w обеспечение механического закрепления или перемещения элементов и передачи механических усилий на элементы;
w защиту изделия и отдельных элементов от внешних механических, тепловых, климатических или электромагнитных воздействий;
w обеспечение конструктивной и электрической совместимости с другими устройствами систем автоматизации и с окружающей средой.
Способность качественного выполнения функций, возложенных на конструкцию блока, обеспечивается соответствующим выбором формы, размеров и материалов, используемых в несущей конструкции.
Для электронных устройств систем управления и средств автоматизации необходимо использовать типовые конструкции, размеры которых должны соответствовать требованиям стандартов.
Требуемый объём корпуса зависит от объёма элементов, которые должны быть размещены в корпусе, и от способа охлаждения блока, но для выбора способа охлаждения нужно знать размеры блока и схему размещения элементов в блоке. Поэтому выбор размеров и способа охлаждения приходится делать в несколько итераций.
Сначала следует произвести компоновку элементов и проверку теплового режима блока в герметичном корпусе. Для этого нужно рассчитать требуемые объём корпуса и площадь печатных плат. После выбора размеров блока и печатных плат необходимо разработать эскиз размещения печатных плат в блоке и рассчитать размеры охлаждающего потока, необходимые для расчёта температурного режима блока. Затем следует рассчитать температурный режим блока и теплонагруженных элементов. Если температура воздуха в герметичном блоке получится выше допустимой, то необходимо произвести расчёт температурного режима для блока в перфорированном корпусе, и если требуемый температурный режим опять не обеспечится, следует произвести перекомпоновку блока под принудительное воздушное охлаждение и подобрать вентилятор с необходимой производительностью.
Проектирование силового трансформатора требует сложного многофакторного анализа влияния свойств выбираемых материалов и технических решений на электрические параметры трансформатора. C целью снижения трудоемкости вычислений для некоторых расчетов была использована программа Tr.exe.
Процесс проектирования силового трансформатора предусматривает выполнение следующих действий:
* выбор типа и вида магнитопровода, подбор материала для его изготовления;
* выбор конструкции и числа катушек, определение порядка намотки обмоток;
* расчет диаметра проводов по обмоткам;
* выбор материала и расчет толщины изоляции;
* расчет индуктивности первичной обмотки;
* расчет коэффициента полезного действия;
* проверка размещаемости обмоток в окне магнитопровода;
U 1 = 220 В,U 2 = 18 В, U 3 = 18 В,
f = 50 Гц,I 2 = 0,25 A, I 3 = 0,3 A.
Суммарная мощность вторичных обмоток:
Исходя из полученного значения мощности (P в < 100 Вт), рассчитываем предполагаемый КПД по формуле :
Далее подбираем материал магнитопровода, с учетом минимальных удельных потерь мощности при максимальном значении магнитной индукции.
Выбираем в качестве материала магнитопровода сталь Э320А, удельные потери которой при В = 1,7 Тл. составляют Р уд = 1,6 Вт/кг.
Цифра "0" означает холоднокатаную текстурованную сталь с улучшенными магнитными свойствами вдоль направления проката. Если из холоднокатаной текстурованной стали изготовить ленточный магнитопровод с расположением ленты вдоль направления проката, то максимальное значение магнитной индукции можно увеличить на 10%.
Исходная площадь поперечного сечения магнитопровода:
В формуле (1) К В = 1 - коэффициент веса, определяющий массу трансформатора. Выбирая при расчете K В = 1, мы тем самым выбираем трансформатор с малой площадью сечения магнитопровода и большой площадью окна. При увеличении K в возрастают площадь сечения магнитопровода, масса магнитопровода и масса трансформатора, но снижается стоимость трансформатора, так как сталь дешевле меди, а при увеличении площади сечения магнитопровода уменьшается число витков обмоток и, следовательно, расход меди. I 0 = 3 A/мм 2 - плотность тока, выбираем такой для уменьшения массы и габаритов трансформатора и относительно небольших потерь мощности в меди. Следует отметить, что увеличение плотности тока свыше 4 А/мм 2 требует расчета теплового режима трансформатора.
Рассмотрим два вида трансформаторов - с броневым (Ш-образным) магнитопроводом и с тороидальным магнитопроводом.
В трансформаторах на Ш-образных магнитопроводах применяют одну катушку и располагают ее на центральном стержне. Такие трансформаторы просты в изготовлении и поэтому имеют относительно низкую стоимость.
Тороидальный магнитопровод типа ОЛ (рисунок 1) позволяет получить минимальные потери в стали, меньшие габариты и меньшие поля рассеивания. Однако, из-за трудности технологического процесса изготовления, трансформатор такого типа имеет бульшую стоимость по сравнению с трансформаторами на магнитопроводах других типов. Применение ленточных магнитопроводов позволяет снизить потери в стали на 20-30% или увеличить максимальное значение магнитной индукции на 10-15% из-за разных магнитных свойств вдоль и поперек проката для холоднокатаных электротехнических сталей.
2.1.1 Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ОЛ
Выберем магнитопровод с размерами d = 32 мм, D =50 мм, b = 20 мм.
Исходя из марки стали, выбираем толщину полос, их изоляцию и число: Т пл = 0,25 мм;
В качестве изоляции магнитопровода выбираем оксидную пленку толщиной 0,005мм как наиболее дешевую и тонкую.
Фактическая площадь поперечного сечения магнитопровода:
Расчетные значения диаметров проводов по меди:
Выбираем фактические значения диаметров проводов из стандартных:
Фактическое значение плотности тока в обмотках:
Число витков на 1 В напряжения без учета потерь в меди:
Число 10 4 в формуле (2) берется в результате перевода м 2 в см 2 .
Число витков по обмоткам без учета потерь в меди:
Рассчитываем диаметры проводов в изоляции (провода марки ПЭЛ):
Толщина изоляции для формулы (3) бралась согласно таблице 1.
Таблица 1 Толщина эмалевой изоляции на обмоточных проводах
Переходим к выбору межобмоточной и межслойной изоляции.
В качестве изоляции в катушке тороидального трансформатора можно использовать только лакоткань, так как бумажная изоляция будет рваться в процессе ее укладки на кривую поверхность обмотки тороидального трансформатора.
Изоляцию первичной обмотки выбираем исходя из условия обеспечения электрической прочности 4275 В (для сетей 127 - 380 В). Лакоткань ЛШ, толщиной 0,04 мм, плотностью 1,1 г/см 3 и пробивной напряженность 32 кВ/мм в 4 слоя обеспечивает пробивное напряжение 5120 В.
Толщина изоляции между двумя соседними вторичными обмотками должна обеспечивать электрическую прочность не менее трехкратного значения суммы амплитуд напряжений соседних обмоток:
Шелковая лакоткань толщиной 0,04 мм обеспечивает электрическую прочность 1280 В, что больше требуемых 152,7 В.
Каркас катушки тороидального трансформатора не несет механической нагрузки и не должен выдерживать напряжения 4275 В, так как магнитопровод полностью находится внутри обмотки. В качестве материала каркаса катушки выбираем лакоткань толщиной 0,1 мм. В данном случае каркас нужен только для защиты изоляции провода первичной обмотки от повреждения об острые края магнитопровода.
Межслойная изоляция внутри обмотки должна выдерживать двойную амплитуду межслойного напряжения обмотки с тройным запасом. Толщину межслойной изоляции выбираем одинаковой для всех обмоток по обмотке, имеющей наибольшее напряжение в слое (в нашем случае - U 1 = 220 В).
Выбираем шелковую лакоткань толщиной 0,04 мм.
В качестве изоляции магнитопровода выбираем окисную пленку толщиной 0,005 мм и плотностью 7,5 г/см 3 как наиболее дешевую и тонкую.
При расчете тороидального трансформатора следует учитывать, что после намотки каждого слоя длина последующего слоя уменьшается, так как уменьшается диаметр окна. Это требует достаточно большого количества вычислений. С целью снижения трудоемкости, расчеты числа слоев обмоток, сопротивления проводов по обмоткам, числа витков с учетом изоляции и падения напряжения в обмотках, и диаметра окна трансформатора были произведены с помощью программы Tr.exe.
Результаты расчета #1 трансформатора с помощью программы Tr.exe
Магнитопровод ОЛ 32 / 50 - 20 мм Sc = 1,765 см 2 Сталь - Э320А
Габариты: Dг·Bг = 57,72 · 29,06 мм Dок = 22,94 мм
КПД = 86,39 % Sc = 1,843 см 2 (исходная) Mтр = 0,2736 кг
Pв = 9,9 Вт f = 50 Гц Кв = 1 Мм = 0,07908 кг
Pм = 1,273 Вт B = 1,7 Тл Nп = 35,29 Мс = 0,179 кг
Pс = 0,2864 Вт L1 = 33,84 Гн Тп = 0,25 мм Мик = 0,01209 кг
Руд = 1,6 Вт/кг m = 2000 Тип = 0,005 мм Мип = 0,003431 кг
Ixx = 20,73 мА Пип = 7,55 г/см 3 ( Плёнка окисная )
Тк = 0,1 мм Uк = 3200 В Пк = 1,1 г/см 3 ( Лакоткань лш )
Тмс = 1·0,04 мм Uмс = 1280 В Пмс = 1,1 г/см 3 ( Лакоткань лш )
Марка провода - ПЭЛ Io = 3 A/мм2 (заданная)
1: U = 220 В I = 0,05541 A Io = 2,756 А/мм 2 lпр = 205,5 м Nсл = 8
W = 3135 Dм = 0,16 мм R = 192,7 Ом Мпр = 0,03683 кг
Uи = 5120 B Ти = 4·0,04 мм Пи = 1,1 г/см 3 ( Лакоткань лш )
2: U = 18 В I = 0,25 A Io = 2,923 А/мм 2 lпр = 22,49 м Nсл = 2
W = 289 Dм = 0,33 мм R = 4,956 Ом Мпр = 0,01714 кг
Uи = 1280 B Ти = 1*0,04 мм Пи = 1,1 г/см 3 ( Лакоткань лш )
3: U = 18 В I = 0,3 A Io = 2,645 А/мм 2 lпр = 24,84 м Nсл = 2
W = 289 Dм = 0,38 мм R = 4,129 Ом Мпр = 0,02511 кг
Uи = 1280 B Ти = 1·0,04 мм Пи = 1,1 г/см 3 ( Лакоткань лш )
Дополнительная зарплата 16 % 7,932 руб
Отчисления на страхование 40 % 19,83 руб
Общепроизводственные расходы 270 % 133,9 руб
Марка стали - Э320А Изоляция пластин - Плёнка окисная
Mс = 0,179 кг Цc = 29 руб/кг Сc = 5,192 руб
Тип = 0,005 мм Mип = 0,003431 кг Цип = 62 руб/кг Сип = 0,2127 руб
Тп = 0,25 мм Nп = 35,29 tсбМ = 0,3137 мин CсбМ = 0,4392 руб
1: Dм = 0,16 мм Мпр = 0,03683 кг Цпр = 332,6 руб/кг Cпр = 12,25 руб
2: Dм = 0,33 мм Мпр = 0,01714 кг Цпр = 204,4 руб/кг Cпр = 3,503 руб
3: Dм = 0,38 мм Мпр = 0,02511 кг Цпр = 190,7 руб/кг Cпр = 4,788 руб
Mм = 0,07908 кг Цм = 259,8 руб/кг См = 20,54 руб
Wсум = 3713 tнМ = 28,45 мин CнМ = 39,83 руб
lвыв = 150 мм Цвыв = 4,16 руб/м Свыв = 3,744 руб
Nкат = 1 tсбК = 0,1667 мин CсбК = 0,2333 руб
Mк = 0,000827 кг Цмк = 1480 руб/кг Cмк = 1,224 руб
Mи1 = 0,0025 кг Ци1 = 1480 руб/кг Си1 = 3,7 руб
MиВ = 0,001512 кг ЦиВ = 1480 руб/кг СиВ = 2,238 руб
Mмс = 0,007247 кг Цмс = 1480 руб/кг Смс = 10,73 руб
Nвиз = 388,8 tни = 6,48 мин Cни = 9,072 руб
Число витков с учетом падения напряжения в обмотках:
W 1 =3137 витков; W 2 = 289 витков; W 3 = 289 витков.
Число витков первичной обмотки уменьшается в соответствии с потерями напряжения в первичной обмотке. Число же витков вторичных обмоток, наоборот, увеличивается в соответствии с потерями в каждой обмотке. Размеры трансформатора (рисунок 1):
D г = D + d - d ок = 50 + 32 - 23,08 = 58,92 мм
b г = b + d - d ок = 20 + 32 - 23,08 = 28,92 мм
Сопротивление проводов по обмоткам:
Масса меди в трансформаторе (с м = 8,93 г/см 3 ):
Массу изоляции в трансформаторе рассчитываем аналогично в соответствии с ее длиной, толщиной, шириной и плотностью. Необходимо рассчитать массу изоляции межслойной, межобмоточной, каркаса катушки и изоляции на пластинах магнитопровода.
M ип - масса изоляции на пластинах (полосах) магнитопровода;
T м oj - толщина изоляции между j-й и (j +1)-й обмотками;
q м oj - плотность изоляции между j-й и (j +1)-й обмотками;
T мс j - толщина межслойной изоляции j-й обмотки;
q мс j - плотность межслойной изоляции j-й обмотки;
l c р j - средняя длина витка изоляции;
Полная масса трансформатора складывается из масс стали, меди и изоляции:
Индуктивность первичной обмотки (для стали Э330 при B = 1,7 Тл µ эф ? 2000):
Ток холостого хода I хх складывается из тока, определяемого потерями в стали P с , и реактивной составляющей I L , определяемой индуктивным сопротивлением первичной обмотки:
Максимальный КПД трансформатора получается при близких значениях потерь в меди и стали. С уменьшением числа витков и плотности тока снижаются потери в меди. С уменьшением сечения магнитопровода по стали и магнитной индукции снижаются потери в стали. Таким образом, в нашем случае для увеличения КПД можно было бы сократить потери в меди, уменьшив число витков путем увеличения диаметра и толщины магнитопровода, и/или уменьшив заданную плотность тока.
Но это бы увеличило массу и габариты трансформатора, а КПД =0,864 вполне приемлем.
Рисунок 2.1.1. Трансформатор с магнитопроводом типа ОЛ.
2.1.2 Расчет трансформатора с магнитопроводом типа Ш
Выберем магнитопровод с предполагаемым размером a = 16 мм.
Исходя из марки стали (Э320А), выбираем толщину полос, их изоляцию и число:
Расчетные значения диаметров проводов по меди:
Выбираем фактические значения диаметров проводов из стандартных:
Фактическое значение плотности тока в обмотках:
I 0ф1 = 2,98 А/мм 2 ; I 0ф2 = 2,923 А/мм 2 ; I 0ф3 = 2,645 А/мм 2 .
Число витков на 1 В напряжения без учета потерь в меди:
Число витков по обмоткам без учета потерь в меди:
Рассчитываем диаметры проводов в изоляции (провода марки ПЭЛ):
Переходим к выбору межобмоточной и межслойной изоляции.
Изоляцию первичной обмотки выбираем исходя из условия обеспечения электрической прочности 4275 В (для сетей 127 - 380 В). Самый распространенный и недорогой тип изоляции - конденсаторная бумага. Остановим на ней свой выбор. При пробивной напряженности конденсаторной бумаги 18,8 кВ/мм толщина изоляции должна быть
Выбираем конденсаторную бумагу толщиной 0,024 мм; для обеспечения требуемого пробивного напряжения изоляцию первичной обмотки делаем в десять слоев, получая пробивное напряжение 4512 В.
Толщина изоляции между двумя соседними вторичными обмотками должна обеспечивать электрическую прочность не менее трехкратного значения суммы амплитуд напряжений соседних обмоток:
Таким образом, можно использовать один слой конденсаторной бумаги толщиной 0,010 - 0,024 мм. Однако межобмоточная изоляция вторичных обмоток является наружной изоляцией всей катушки, поэтому для повышения механической прочности наружной изоляции выбираем в качестве межобмоточной изоляции вторичных обмоток конденсаторную бумагу толщиной 0,024 мм в два слоя. Межслойную изоляцию выбираем исходя из большего значения межслойного напряжения, в данном случае это межслойное напряжение первичной обмотки -
U мс1 = U 1 /N сл1 = 220/8 = 27,5 В (U мс2 = 9 В; U мс3 = 9 В).
Межслойная изоляция внутри обмотки должна выдерживать двойную амплитуду межслойного напряжения обмотки с тройным запасом:
Выбираем конденсаторную бумагу толщиной 0,012 мм, что при пробивной напряженности 27 кВ/мм обеспечит электрическую прочность 324 В.
Толщина каркаса должна обеспечивать механическую прочность каркаса катушки и электрическую прочность изоляции между магнитопроводом и обмоткой, наматываемой первой (4275 В). Для обеспечения механической прочности толщина каркаса должна выбираться из условия: не менее двух миллиметров толщины на каждый килограмм веса катушки с обмотками, но не менее 1 мм в любом случае. В качестве материала каркаса выбираем электрокартон. Пробивная напряженность электрокартона равна 8 кВ/мм. Тогда требуемая толщина каркаса по электрической прочности будет равна:
Выбираем толщину каркаса 1 мм, что обеспечит электрическую прочность 8000 В.
В качестве изоляции магнитопровода выбираем окисную пленку толщиной 0,005 мм и плотностью 7,5 г/см 3 как наиболее дешевую и тонкую.
С целью снижения трудоемкости, расчеты числа слоев обмоток, сопротивления проводов по обмоткам, числа витков с учетом изоляции и падения напряжения в обмотках, и высоты обмоток трансформатора были произведены с помощью программы Tr.exe.
Результаты расчета #2 трансформатора с помощью программы Tr.exe
Магнитопровод ШЛ 16,07 · 34,79 мм Sc = 5,48 см 2 Сталь - 320А
Окно (l·h) 40,16 · 16,07 мм hоб = 4,79 мм
Габариты трансформатора: 56,23 · 64,26 · 66,92 мм
КПД = 83,63 % Sc = 1,843 см 2 (исходная) Mтр = 0,6994 кг
Pв = 9,9 Вт f = 50 Гц Кв = 1 Мм = 0,05135 кг
Pм = 0,9394 Вт B = 1,7 Тл Nп = 63 Мс = 0,6244 кг
Pс = 0,999 Вт L1 = 10,09 Гн Тп = 0,25 мм Мик = 0,01168 кг
Руд = 1,6 Вт/кг m = 2000 Тип = 0,005 мм Мип = 0,01196 кг
Ixx = 69,53 мА Пип = 7,55 г/см 3 ( Плёнка окисная )
Тк = 1 мм Uк = 8000 В Пк = 1 г/см 3 ( Электрокартон )
Пмс = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная )
Марка провода - ПЭЛ Io = 3 A/мм 2 (заданная)
1: U = 220 В I = 0,08448 A Io = 2,98 А/мм 2 lпр = 119,9 м Nсл = 8
W = 1030 Dм = 0,19 мм R = 82,34 Ом Мпр = 0,03029 кг
Пи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная)
2: U = 18 В I = 0,25 A Io = 2,923 А/мм 2 lпр = 11,51 м Nсл = 2
W = 90 Dм = 0,33 мм R = 2,622 Ом Мпр = 0,008776 кг
Uи = 902,4 B Ти = 2·0,024 ммПи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная)
3: U = 18 В I = 0,3 A Io = 2,645 А/мм 2 lпр = 12,15 м Nсл = 2
W = 90 Dм = 0,38 мм R = 2,087 Ом Мпр = 0,01229 кг
Uи = 902,4 B Ти = 2·0,024 ммПи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная)
Дополнительная зарплата 16 % 1,142 руб
Отчисления на страхование 40 % 2,854 руб
Общепроизводственные расходы 270 % 19,27 руб
Марка стали - Э320А Изоляция пластин - Плёнка окисная
Mс = 0,6244 кг Цc = 29 руб/кг Сc = 18,11 руб
Тип = 0,005 мм Mип = 0,01196 кг Цип = 62 руб/кг Сип = 0,7418 руб
Тп = 0,25 мм Nп = 63 tсбМ = 0,84 мин CсбМ = 1,176 руб
1: Dм = 0,19 мм Мпр = 0,03029 кг Цпр = 294,1 руб/кг Cпр = 8,908 руб
2: Dм = 0,33 мм Мпр = 0,008776 кг Цпр = 204,4 руб/кг Cпр = 1,794 руб
3: Dм = 0,38 мм Мпр = 0,01229 кг Цпр = 190,7 руб/кг Cпр = 2,343 руб
Mм = 0,05135 кг Цм = 254 руб/кг См = 13,04 руб
Wсум = 1210 tнМ = 3,624 мин CнМ = 5,074 руб
lвыв = 150 мм Цвыв = 4,16 руб/м Свыв = 3,744 руб
Nкат = 1 tсбК = 0,25 мин CсбК = 0,35 руб
Mк = 0,009367 кг Цмк = 27,6 руб/кг Cмк = 0,2585 руб
Ти1 = 0,24 мм ( Бумага конденсаторная )
Mи1 = 0,001171 кг Ци1 = 62,4 руб/кг Си1 = 0,07309 руб
ТиВ = 0,048 мм ( Бумага конденсаторная )
MиВ = 0,0005092 кг ЦиВ = 62,4 руб/кг СиВ = 0,03178 руб
Тмс = 0,012 мм ( Бумага конденсаторная )
Mмс = 0,0006341 кг Цмс = 62,4 руб/кг Смс = 0,03957 руб
Ncиз = 23 tни = 0,3833 мин Cни = 0,5366 руб
Число витков с учетом падения напряжения в обмотках:
W 1 = 1029,5 витков; W 2 = 90 витков; W 3 = 90 витков.
Число витков первичной обмотки уменьшается в соответствии с потерями напряжения в первичной обмотке. Число же витков вторичных обмоток, наоборот, увеличивается в соответствии с потерями в каждой обмотке.
l ок = 2,5a = 40,163 мм;h ок = a = 16,065 мм;
l г = l ок + а = 56,163 мм;h г = 2(h ок + а) = 64,26 мм;
Незаполненная часть окна составляет 11,27 мм, не совсем приемлемо. Изменяем исходное значение размера магнитопровода а, добиваемся приемлемого результата незаполненной части окна. Пересчет делаем с помощью программы Tr.exe. Результаты расчета #3 трансформатора с помощью программы Tr.exe. Магнитопровод ШЛ 11,98 · 17,87 мм Sc = 2,1 см 2 Сталь - Э320А, окно (l·h) 29,96 · 11,98 мм hоб = 9,26 мм
Габариты трансформатора: 41,95 ·47,94·41,84 мм
КПД = 84,44 % Sc = 1,843 см 2 (исходная) Mтр = 0,2792 кг
Pв = 9,9 Вт f = 50 Гц Кв = 1 Мм = 0,09092 кг
Pм = 1,538 Вт B = 1,7 Тл Nп = 47 Мс = 0,1785 кг
Pс = 0,2856 Вт L1 = 33,58 Гн Тп = 0,25 мм Мик = 0,006332 кг
Руд = 1,6 Вт/кг m = 2000 Тип = 0,005 мм Мип = 0,00342 кг
Ixx = 20,89 мА Пип = 7,55 г/см 3 ( Плёнка окисная )
Тк = 1 мм Uк = 8000 В Пк = 1 г/см 3 ( Электрокартон )
Пмс = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная )
Марка провода - ПЭЛ Io = 3 A/мм 2 (заданная)
1: U = 220 В I = 0,05653 A Io = 2,812 А/мм 2 lпр = 220,5 м Nсл = 22
W = 2621 Dм = 0,16 мм R = 213,6 Ом Мпр = 0,03951 кг
Пи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная )
2: U = 18 В I = 0,25 A Io = 2,923 А/мм 2 lпр = 26,91 м Nсл = 4
W = 246 Dм = 0,33 мм R = 6,128 Ом Мпр = 0,02051 кг
Пи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная )
3: U = 18 В I = 0,3 A Io = 2,645 А/мм 2 lпр = 30,57 м Nсл = 5
W = 246,5 Dм = 0,38 мм R = 5,25 Ом Мпр = 0,0309 кг
Пи = 0,97 г/см 3 ( Бумага конденсаторная )
Дополнительная зарплата 16 % 2,231 руб
Отчисления на страхование 40 % 5,577 руб
Общепроизводственные расходы 270 % 37,65 руб
Марка стали - Э320А Изоляция пластин - Плёнка окисная
Mс = 0,1785 кг Цc = 29 руб/кг Сc = 5,176 руб
Тип = 0,005 мм Mип = 0,00342 кг Цип = 62 руб/кг Сип = 0,2121 руб
Тп = 0,25 мм Nп = 47 tсбМ = 0,6267 мин CсбМ = 0,8773 руб
1: Dм = 0,16 мм Мпр = 0,03951 кг Цпр = 332,6 руб/кг Cпр = 13,14 руб
2: Dм = 0,33 мм Мпр = 0,02051 кг Цпр = 204,4 руб/кг Cпр = 4,192 руб
3: Dм
Проектирование электронного блока в типовом корпусе курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Современное состояние планктонных сообществ рек Припять и Сож
Большая Перемена Эссе
Медико Социальные Проблемы Инвалидности Реферат
Сочинение На Тему Памятный День 70 Слов
Дипломная работа: Византия. Исторический путь развития православия
Курсовая работа: Заходи боротьби із шкідливими організмами на посівах
Темы Курсовых По Социальной Педагогике
Дипломная работа: Правовой анализ таможенного контроля в системе административных процедур таможенного дела
Реферат: Бико, Стив
Дипломная работа по теме Обоснование деятельности индивидуального предпринимателя
Оформление Сносок В Диссертации По Госту 2022
Кровотечения Первой Половины Беременности Реферат
Методика Корригирующей Гимнастики Для Глаз Реферат
Реферат: Налогообложение религиозных организаций 2
Курсовая работа: Право на медичну допомогу
Познавательные Процессы В Психологии Реферат
Геомагнітне Поле Землі Реферат
Контрольная работа по теме Проблемные поля туристической фирмы
Система Воспитания Курсовая
Курсовая работа: Либеральное и демократическое государство сравнительная характери
Конституционная модель исполнительной власти в России - Государство и право курсовая работа
Правовая реабилитация - Государство и право курсовая работа
Косвенный умысел: понятие, структура и проблемы установления в правоприменительной деятельности - Государство и право курсовая работа