2018-01-21
428
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»
(РУТ(МИИТ))
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Кафедра «Электропоезда и локомотивы»
Курсовая работа
Тема: «Маломощный трансформатор с воздушным охлаждением» студента очной формы обучения специальности 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов 2 курса группы ТСТ-211
Хогоева Михаила Михайловича
Руководитель курсового проекта:
доцент Козырев А.И.
Допущен к защите:
«__»_____________20__г.
Подпись_______
Оценка________
«__»_____________20__г.
Подпись_______
Москва 2017 г.
Содержание:
1. Введение……………………………………………………………………………………………….3
2. Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов…….4
3. Исходные данные…………………………………………………………………………………4
4. Расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением:
1)Определение токов в обмотках трансформатора……………………………………5
2)Выбор электромагнитных нагрузок – магнитной индукции и плотности тока………………………………………………………………………………………………………………6
3)Определение основных размеров сердечника………………………………………...6
4)Определение числа витков обмоток………………………………………………………..8
5)Определение сечения и диаметра проводов обмоток……………………………..9
6)Определение площади окна, необходимой для размещения обмоток трансформатора…………………………………………………………………………………………10
7)Укладка обмоток на стержнях и проверка размещения их в окне выбранного сердечника……………………………………………………………………………...11
8)Определение средней длины витка обмоток…………………………………………15
9)Масса меди обмоток………………………………………………………………………………..16
10)Масса стали сердечника………………………………………………………………………..16
11)Потери в меди обмоток…………………………………………………………………………17
12)Потери в стали сердечника…………………………………………………………………..18
13)Определение тока холостого хода………………………………………………………..18
14)Сопротивление обмоток, падение напряжения в них и напряжение короткого замыкания………………………………………………………………………………....20
15)Изменение напряжения при нагрузке………………………………………………….23
16)Коэффициент полезного действия……………………………………………………….23
17)Проверка трансформатора на нагрев…………………………………………………...24
5. Сводные данные расчета…………………………………………………………………..26
6. Список использованной литературы…………………………………….…………27
Общий вид трансформатора: Листы 1,2,3,4.
Введение.
К маломощным трансформаторам принадлежат трансформаторы, номинальная мощность которых находится в пределах от единиц, десятков вольт-ампер до 1000 вольт-ампер.
Физический процесс работы маломощных трансформаторов по существу такой же, как в трансформаторах средней и большой мощности, но соотношения некоторых параметров и величин, связанных в том или ином виде с мощностью трансформатора, являются значительно отличными. Вследствие этого намагничивающий ток, например, относительно велик, потоки рассеяния невелики, индуктивное сопротивление рассеяния мало, а толщина изоляции между обмотками берется малой; мала и толщина самих обмоток, отсутствуют радиальные вентиляционные каналы и т.д.
Наибольшее применение среди трансформаторов малой мощности имеют силовые трансформаторы, т.е. трансформаторы, предназначенные для питания электрических цепей различных устройств и схем. Такие трансформаторы применяются в устройствах автоматики, телемеханики, связи, в радиотехнике и служат для питания различных цепей управления, сигнализации, обмоток реле, для питания цепей анодов, схем с полупроводниковыми выпрямителями, магнитными усилителями и т.д.
Силовые трансформаторы малой мощности обычно выполняются однофазными, имеют воздушное охлаждение. Номинальное напряжение их обмоток не превышает 1000 В, т.е. эти трансформаторы относятся к низковольтным. Частота питания их в большинстве случаев для трансформаторов общего применения ¦ =50 Гц, но применяется также, повышенная частота ¦ =400 Гц и выше для трансформаторов специального назначения.
По конфигурации маломощные трансформаторы могут выполняться броневыми, стержневыми и тороидальными.
По конструктивному исполнению сердечники маломощных трансформаторов выполняются двух типов:
1) Пластинчатые;
2) Ленточные.
Для расчета маломощного силового трансформатора, предназначенного для питания различной нагрузки, исходными данными являются: номинальные (полные) мощности вторичных обмоток (S2, S3), номинальное напряжение первичной (U1) и номинальные напряжения вторичных обмоток (U2, U3); частота сети (¦); коэффициенты мощности нагрузок вторичных обмоток (cosj2, cosj3).
В условиях практики особыми исходными условиями при проектировании могут быть: заданные габариты или вес трансформатора, специфические условия эксплуатации (температура окружающей среды, повышенная влажность, тряска, химические воздействия); особые условия по надежности, возможные пределы колебания первичного напряжения и допустимые изменения вторичного напряжения, режимы работы вторичных обмоток и т.д.
Основное расчетное уравнение маломощных трансформаторов.
При расчете маломощных трансформаторов для выбора главных размеров используют основное уравнение, определяемое выражением:
где S1=U1·I1 – полная мощность, потребляемая первичной обмоткой
трансформатора (В×А);
¦ - частота переменного тока (Гц);
Вс – индукция (амплитудное значение) в стержне (Тл);
j – плотность тока в обмотках (А/мм2);
Qc – геометрическое сечение стержня (см2);
Qок – площадь окна сердечника (см2);
Кс – коэффициент заполнения сердечника сталью;
Кок – коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой.
Данное уравнение определяет связь между мощностью и основными геометрическими размерами трансформатора. Как видно, эта связь определяется частотой и электромагнитными нагрузками – индукцией и плотностью тока. Основные размеры трансформатора определяют его вес, от них зависит и материал из которого будут сделаны все его элементы, а значит и стоимость самого трансформатора. (основное уравнение будет использовано далее в пункте 4.3)
Исходные данные.
¦=50Гц – частота переменного тока;
U1=220B – напряжение первичной обмотки;
S2=50B×A – полная мощноcтьI вторичной обмотки;
U2=12B – напряжение I вторичной обмотки;
cosj2=0,95 – коэффициент мощности Iвторичной обмотки;
S3=50B×A – полная мощность II вторичной обмотки;
U3=24B – напряжение II вторичной обмотки;
cosj3=0,95 – коэффициент мощности IIвторичной обмотки;
Особые условия расчета: пластинчатый броневой сердечник.
