1) для стяжки трансформатора используем шайбы специальной формы ;
2) фиксация всей конструкции к основанию происходит болтовым соединением;
3) токосъем выполним в виде паяного соединения контактов трансформатора с отводящими элементами.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
3.1 Расчет тороидального трансформатора
1. Выбираем конфигурацию магнитопровода
В качестве материала для магнитопровода выбираем сталь Э340 с толщиной ленты 0.15мм.
2.Определяем мощность вторичной обмотки по формуле (3.1)
Р2= U2 , (3.1)
Р2=7·1+12.1+21.06=40.6 ВА.
3.Определение ориентировочных величин
Величины берём из таблицы 3.1, индукцию уменьшаем для того, чтобы при увеличении напряжения питающей сети в заданных пределах максимальная индукция не превышала табличное значение:
В=1.65Тл– индукция;
d=6.5А/мм- плотность тока;
k=0.17 -коэффициент заполнения окна ;
k=0.88– коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.
4. По формуле (3.2) определяем произведение сечения стали магнитопровода на площадь его окна. Однозначно определяет требуемый типоразмер магнитопровода :
SS=, (3.2)
Тогда, подставив значения, получили
SS=см4
5. Из таблицы 3.2 выбираем магнитопровод ОЛ 20/32-16;
S=0.84см2– активная площадь сечения магнитопровода ;
G= 0.052 кг- вес магнитопровода ;
= 8.1см - средняя длина магнитной силовой линии ;
P=33.7 В·А-мощьность трансформатора
Vст=7.77 см3-обьём магнитопровода.
Габаритные размеры:
d=20мм-внутренний диаметр магнитопровода;
a=6мм-толщина магнитопровода;
в=16мм-высота магнитопровода;
D=32мм-наружный диаметр магнитопровода;
6. По формуле ( 3.3) находим ток первичной обмотки
I = , (3.3)
I 1= ,
где Р2- мощность вторичной обмотки;
=0.9 берём из таблицы 1.1;
cos=1 согласно условию.
7. По формулам (3.4)-(3.6) и таблице 3.3 находим число витков обмоток:
=, (3.4)
E1=U(1-) – Э.Д.С. первичной обмотки ; (3.5)
E2=U2 (1-) – Э.Д.С. вторичной обмотки ; (3.6)
Где U и U2,приведены в таблице 5-10
U1 = 2.5-3В ;
U2 = 3В ;
тогда
=В;
= витков;
8. По формуле (3.7) и таблице 3.1 находим ориентировочные значения величины плотности тока и сечения проводов обмотки.
S = , (3.7)
Где - плотность тока (по таблице 5-9 = 7-4.5А/мм ) :
=6.3А/мм;
=5.8 А/мм
=6 А/мм
=6.5А/мм
S = мм ;
S = мм;
9. Выбираем сечения и диаметры проводов (марки ПЭВ-2)
Берём стандартные сечения и диаметры проводов ПЭВ-2 из таблицы 3.4-номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения.[1]
Номинальный диаметр проволоки по меди, мм:
d=0.31 мм;
d= 0.47 мм;
d= 0.35 мм;
Максимальный наружный диаметр, мм:
d = 0.36мм ;
d = 0.53мм ;
d = 0.41мм ;
Вес одного метра медной проволоки, г:
g=0.671г/м;
g=1.54 г/м;
g=0.855 г/м;
10. Определяем фактические плотности тока из формуле (3.7)
=А/мм2
11. По формулам (3.8)-(3.9) определяем наружный и внутренний диаметры магнитопровода после изоляции его макалентой ЛМС-1 толщиной 0.1 мм с половинным перекрытием ленты.
, (3.8)
, (3.9)
толщина ленты;
коэффициент перекрытия ленты.
32+2·0,3=32.6мм;
20-2×0.32=19.36мм;
12.По формулам (3.10)-(3.14) и таблице 3.5 определяем число слоев первичной обмотки по наружному диаметру тороида:
, (3.10)
, (3.11)
, (3.12)
, (3.13)
, (3.14)
Ку=1.15-коэфициент укладки
l1=338.0.36.1.15=140мм;
X=3,14(32.6-0.36)=101.2мм;
S=4×3.14×0.36×139=628.5мм2;
Z=2×3.14×0.36=2.26 мм;
слой.
13. По формулам (3.15) и (3.16) определяем число слоев первичной обмотки по внутреннему диаметру:
, (3.15)
, (3.16)
у=3.14(19.36+0.36)=61.9мм;
слоя ;
14. По формулам (3.17) и(3.18) определяем диаметры трансформатора после укладки провода первичной обмотки:
, (3.17)
, (3.18)
32.6+2×1.35×0.36×1.15=33.7мм;
19.36-2×2.3×0.36×1.15=17.4мм;
15.Находим длину среднего витка первичной обмотки по формуле (3.19)
Определяем в соответствии с рисунком 3.1
, (3.19)
16. Изоляцию первичной обмотки производим микалентной бумагой толщиной 0.02мм в два сложения с половинным перекрытием. По формулам (3.20) и (3.21) определяем наружный и внутренний диаметры трансформатора после укладки междуслоевой изоляции:
; (3.20)
; (3.21)
,
17. По формулам (3.22)-(3.26) и табл. 3.5 определяем число вторичных слоев обмотки по наружному диаметру тороида:
, (3.22)
, (3.23)
, (3.24)
, (3.25)
, (3.26)
l2=25×0.53×1.15=15.2мм;
l3=43×0.53×1.15=26.2мм;
l4=75×0.41×1.15=35.3мм;
X2=3.14(32.6-0.52)=100.7мм;
X3=100.7мм;
X4=101мм;
S2=4×3.14×0.53×14=93.2мм2;
S3=4×3.14×0.53×24=159.7мм2;
S4=4×3.14×0.41×33=93.2мм2;
Z2=2×3.14×0.53=3.33мм;
Z3=2×3.14×0.53=3.33мм;
Z4=2×3.14×0.41=2.57мм;
слой ;
k=1.15;
18. По формулам (3.27) и (3.28) определяем число слоев обмоток по внутреннему диаметру.
, (3.27)
, (3.28)
у1=3.14(19.36+0.36)=61.9мм;
у2=3.14(19.36+0.52)=62.45мм;
у3=3.14(19.36+0.52)=62.45мм;
у4=3.14(19.36+0.38)=62мм;
слоя;
19. По формулам (3.29) и (3.30) определяем диаметры трансформатора после укладки провода вторичных обмоток:
, (3.29)
, (3.30)
;
Ку=1.15-коэфициент укладки;
20. По формуле (3.31) находим длину среднего витка вторичных обмоток (в соответствии с рисунком 3.1)
21. По формулам (3.32) и (3.33) находим окончательные размеры трансформатора после изоляции обмотки миколентной бумагой 0,1 мм одним слоем с половинным перекрытием,
(3.32)
(3.33)
22.Окончательные габаритные размеры трансформатора с учетом коэффициента выпучивания определяем по формулам (3.34)-(3.36): Кв=1.2 (таблица 3.5)
(3.34)
(3.35)
(3.36)
23. По формуле (3.37) определяем потери в стали (рст =33Вт·кг находим по рисунку 3.2):
(3.37)
.
24. По формуле (3.38) определяем активную составляющую тока холостого хода:
(3.38)
25. По формуле (3.39) определяем реактивную составляющую тока холостого хода (Н=3.5 А/см – определяем по рисунку 3.3):
(3.39)
26. По формулам (3.40)-(3.41) определяем ток холостого хода:
(3.40)
(3.41)
27. Определяем активное сопротивление обмоток по формуле (3.42):
, (3.42)
28. Определяем активные падения напряжения в обмотках трансформатора по формулам (3.43)-(3.44):
(3.43)
(3.44)
, ,
29. По формулам (3.45)-(3.49) и по таблице 3.6 определяем массу проводов, потери меди и КПД трансформатора(m=2.65г – масса провода):
, (3.45)
гр;
(3.46)
, (3.47)
Вт,
. (3.48)
, (3.49)
30. По формулам (3.50)-(3.51) определяем расчётный коэффициент А
(3.50)
А= (3.51)
А=
3.2 Теплотехнический расчёт.
1. По формуле (3.52) определяем поверхность охлаждения трансформатора:
(3.52)
2. Определяем абсолютную температуру окружающей среды по формуле (3.53)
То.с.=tо.с.+2730С, (3.53)
То.с=40+273=3130К.
3. Принимаем поверхностное превышение температуры θп=500С и находим температуру поверхности трансформатора по формуле (3.54)
Т= θп+ То.с (3.54)
Т=50+313=3630
4. Определяем коэффициент теплоотдачи по формуле (3.5)
(3.55)
Вт/м2
5. Определяем тепловую проводимость по формуле (3.56)
σ=α·, (3.56)
σ=15·10-4·46=0.069Вт/0С;
6. Определяем поверхностное превышение температуры по формуле (3.57), величину β берем равной единице (для трансформаторов мощностью меньше 150В·А)
θп=, (3.57)
где α+=0.004 1/0С – температурный коэффициент для медного провода.
Примем θср=620С тогда средняя по объёму температура обмотки равна
tср= tо.с+ θп, (3.58)
tср=40+62=1020С
Отсюда следует, что трансформатор будет работать при предельной температуре с запасом температуры в 30С при нормальной температуре для данного провода обмотки 1050С,что допустимо,т.к.трансформатор будет устанавливаться на шасси обеспечивающее дополнительный отвод тепла.
ПАСПОРТ
Данный трансформатор предназначен для преобразования напряжения в зарядном устрйстве.
Электрические данные:
1. Напряжение питания 100 В
2. Потребляемый ток 0.45 А
3. Напряжение на выходе вторичных обмоток 7;12;21 В
4. Токи вторичной обмотки 1;1;0.6 А
5.Мощность вторичной обмотки 40.6Вт
6.Рабочая частота 400Гц
Условия эксплуатации:
Температура окружающей среды +40 град. С.
Годовой выпуск 25000 шт./год.
Конструкция магнитопровода тороидальный
ВЫВОДЫ
Стоимость конструкции не высока, т.к. для ее разработки берутся не дорогие материалы.
В процессе выполнения данного курсового проекта была разработана конструкция трансформатора питания. 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.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. М.И. Мелопольский, Л.Г. Пикалова. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - М. Энергия. 1970.
2. В.Л. Соломахо и др. Справочник конструктора — приборостроителя. Проектирование. Основные нормы. - Мн. Высшая школа. 1988.
3. В.А. Волгов. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. -М. Энергия. 1977.
Страницы: 1, 2
