Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет радіоелектронік
Кафедра ПЕЕА
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
на уроках: Елементна база ЕА
на тему: Бронєвой трансформатор
2009
ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра ПЕЕА
Спеціальність ВЕЗ
ЗАВДАННЯ
на курсовий проект студента
Горобцова Андрія Володимировича
1.Тема проекту: Трансформатор
2. Термін здачі проекту: 2.12.2009
3. Вихідні дані по курсовому:
U = 220В-напруга ланцюга харчування;
f = 50Гц-частота мережі живлення;
U = 5В-напяженіе першого вторинної обмотки;
I = 1А-струм першої вторинної обмотки;
U = 8В-напруга другий вторинної обмотки;
I = 0.5 А-струм другий вторинної обмотки;
U = 13В-напруга третій вторинної обмотки;
I = 0.1-третє вторинної обмотки.
Річний випуск n = 250000шт./год.
Керівник: Коняєва О. Л.
ЗМІСТ
Введення
1. Аналіз ТЗ
2. Вибір напрямку проектування
3. Електричний і конструктивний розрахунок
3.1 Розрахунок броньового трансформатора
4. Ескізна опрацювання елементу та обгрунтування прийнятих рішень
5. Уточнення та опис конструкції
Паспорт
Висновки
Перелік посилань
ВСТУП
За, останні роки широке застосування отримала радіоелектронна техніка, характер і функції якої вимагають застосування десятків і сотень тисяч різних комплектуючих виробів. Серед яких трансформатори складають вагому й невід'ємну частину.
Вони виконують відповідальну функцію - перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або декілька інших систем змінного струму-і займають важливе місце серед елементів радіоелектронної апаратури.
U = 220В-напруга ланцюга харчування;
f = 50Гц-частота мережі живлення;
U = 5В-напяженіе першого вторинної обмотки;
I = 1А-струм першої вторинної обмотки;
U = 8В-напруга другий вторинної обмотки;
I = 0.5 А-струм другий вторинної обмотки;
U = 13В-напруга третій вторинної обмотки;
I = 0.1-третє вторинної обмотки.
Річний випуск n = 250000шт./год.
Приміром, ідеальний трансформатор здійснює трансформацію напруг або струмів, що дозволяє отримати необхідну напругу, узгодити напруга і струм первинної ланцюга з опором навантаження вторинного ланцюга або дати вторинне напругу, потрібне для створення вторинного джерела живлення РЕА.
Завдяки цим достоїнствам трансформатори успішно використовуються в таких радіоелектронних пристроях, до яких пред'являються підвищені вимоги точності і стабільності електричних та експлуатаційних параметрів.
Трансформатори використовуються в електронній апаратурі, різних системах автоматичного управління та регулювання, в електрообладнанні транспорту та вимірювальної техніки. За допомогою трансформаторів можна не тільки перетворити електричну величину, а й реалізувати необхідну функціональну залежність між цими величинами.
У цьому курсовому проекті вирішується завдання конструювання малопотужного броньового трансформатора, призначеного для роботи в обчислювальної техніки. Вся складність полягає в тому, що трансформатори мають великі габарити, масу що значно обмежує їх застосування. Тобто даний курсовий проект є внеском у процес розвитку малопотужних трансформаторів.
1. АНАЛІЗ ТЗ
Згідно технічного завдання необхідно спроектувати трансформатор з такими характеристиками
U = 220В-напруга ланцюга харчування;
f = 50Гц-частота мережі живлення;
U = 5В-напяженіе першого вторинної обмотки;
I = 1А-струм першої вторинної обмотки;
U = 8В-напруга другий вторинної обмотки;
I = 0.5 А-струм другий вторинної обмотки;
U = 13В-напруга третій вторинної обмотки;
I = 0.1-третє вторинної обмотки
Річний випуск n = 250000шт./год.
За умовами ТЗ проектований трансформатор призначений для обчислювальної техніки. За ГОСТ 15150-69 він відноситься до першої групи виконання УХЛ, категорія розміщення КР-4.2 (апаратура, призначена для експлуатації в приміщеннях з штучним кліматом). Загальні норми кліматичних впливів на РЕА для виконання УХЛ наведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Загальні норми кліматичних впливів на РЕА
Виконання
Категорія
розміщення
Впливу температури, ° С
Впливу відносної вологості,%
Робітники
Граничні
Робітники
Верхн.
Нижн.
СР
Верхн.
Нижн.
Верхнє
УХЛ
4.2
+35
+10
+20
+40
+1
98% при 25 ° С |
Відповідно до ГОСТ 25467-82 РЕА повинна витримувати нормативні впливу, наведені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Обчислювальна РЕА. Норми кліматичних і механічних впливів для 1-ї групи
Вид впливу, характеристики
Норми впливів
Міцність при транспортуванні:
прискорення, g
тривалість ударного імпульсу, мс
число ударів, не менш
15
11
1000
Теплотривкість:
робоча температура, ° С
гранична температура, ° С
40
55
Знижений атмосферний тиск, кПа
70
Холодостійкість:
гранична температура, ° С
-40
Вологостійкість:
вологість,%
температура, ° С
93
25
Майбутній трансформатор має бути згідно з завданням по кліматичному виконанню експлуатував в кліматичних районах з помірним кліматом в лабораторних, капітальних житлових та інших подібних приміщеннях.
У конструкції трансформатора є сердечник з матеріалу з високою магнітною проникністю і малим рівнем втрат і можливо більшою індукцією насичення Зазвичай для трансформаторів живлення застосовуються розрізні сердечники, отримані з набору окремих пластин. Розрізні сердечники вимагають введення додаткових елементів конструкції, які забезпечують їх стиснення і механічне з'єднання для зменшення повітряного зазору. Сердечник зазвичай виготовляють із сталевої стрічки і пластин, а також з пермалоя і фериту. Для виключення контакту між шарами стрічки і пластин, що призводить до збільшення втрат в сердечнику, який має кінцеву товщину. Тому високою магнітною проникністю володіє тільки частина перетин сердечника, чим більш тонкі стрічки використовується в серцевині.
Виготовити трансформатор, одночасно задовольняє вимогу мінімальної маси, вартості, перегріву, і падіння напруги, неможливо. Наприклад, якщо ставиться вимога мінімальної вартості, то у зв'язку з тим, що вартість проводів (міді) значно вище сердечника (сталі), вигідніше збільшити розміри і масу сердечника і зменшувати вікно.
Якщо ж важливо, щоб трансформатор мав мінімальну масу, то слід зменшити перетин сердечника і збільшувати вікно, а необхідний режим роботи сердечника забезпечувати, збільшувати число витків.
Кращі магнітні властивості мають стрічкові сердечники, у яких напрямок магнітних силових ліній збігається з напрямком прокату. Крім того, в них можна використовувати дуже тонкі стрічки товщиною до 0,01 мм. Стрічкові розрізні сердечники в даний час нормалізовані.
Основними вимогами до магнітного матеріалу, що застосовується в трансформаторах харчування, є висока індукція насичення і малі втрати. Для малопотужних трансформаторів, що живляться напругою частотою 50-400 Гц, основною вимогою є висока індукція насичення. При збільшенні розмірів трансформаторів обсяг сердечника збільшується швидше, ніж поверхня охолодження.
При використанні стрічкових провідників збільшується коефіцієнт заповнення, що не виникає порожнеч між обмотками, значно поліпшується тепловідвід, збільшується довговічність трансформатора і здатність витримувати перевантаження.
2. вибір напрямку проектування
Конструкція заданого малопотужного трансформатора в більшій мірі залежить від заданих характеристик. Отже, після аналізу технічного завдання стало відомо, що конструюються трансформатор повинен мати такі вихідні дані: U = 220В-напруга ланцюга харчування;
f = 50Гц-частота мережі живлення;
U = 5В-напяженіе першого вторинної обмотки;
I = 1А-струм першої вторинної обмотки;
U = 8В-напруга другий вторинної обмотки;
I = 0.5 А-струм другий вторинної обмотки;
U = 13В-напруга третій вторинної обмотки;
I = 0.1А-ток третій вторинної обмотки.
Річний випуск n = 250000шт./год.
Так як трансформатор має великі електромагнітні силові потоки, а відповідно великі розміри обмоток елемента. Для зменшення розмірів і маси важливу роль відіграє грамотний підбір матеріалів складових частин трансформатора.
На підставі практичних даних найбільш прийнятним при даних умовах вважається стрижневою трансформатор.
Але з огляду на умови зовнішніх механічних і фізичних впливів більш доцільно використовувати броньовий трансформатор.
З огляду на недоліки в існуючих трансформаторах, щодо проектування вибираємо такі напрямки:
Для стягування трансформатора використовуємо обойму спеціальної форми;
Фіксація всієї конструкції до основи відбувається болтовими з'єднаннями;
Токос'ем виконаємо у вигляді паянного з'єднання контактів трансформатора з отводящими елементами;
Обмотка трансформатора - відкритого типу, тобто кришки не має, тому що умови роботи - лабораторії, житлові будинки та інші подібні приміщення.
3. ЕЛЕКТРИЧНИЙ І КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗРАХУНОК
3.1 Розрахунок броньового трансформатора
1 Визначення сумарної потужності вторинних обмоток (габаритна потужність) трансформатора за формулою (5.1)
P
=
, (5.1)
Де n-число вторинних обмоток
Підставляємо значення на основі вихідних даних і визначаємо сумарну потужність вторинних обмоток:
P = 5 * 1 +8 * 0.5 +13 * 0.1 = 5 +4 +1.3 = 10.3 ВА
2 Вибираємо конфігурацію муздрамтеатру.
Відповідно до робочої частотою вибирається матеріал і товщина стрічки на підставі таблиці-3.1Віди магнітопроводів.
Як матеріал для муздрамтеатру вибираємо сталь Е310 з товщиною стрічки 0.35 мм
3Определеніе орієнтовних величин
Знаходимо індукцію за таблицею 5-1
В = 1.55 Тл - індукція;
d = 3.5 а / мм - Щільність струму, на підставі табліци5.2-Таблиця щільності струму;
k = 0.13-коефіцієнт заповнення вікна, з таблиці 5.3-Таблиця залежності коефіцієнта конфігурації муздрамтеатру
k = 0.93-коефіцієнт заповнення перерізу магнітопроводу сталлю, з табліци5.4-Коефіцієнт заповнення вікна від перетину магнітопровода сталлю.
За формулою (5.2) визначаємо твір перерізу сталі магнітопровода на площу його вікна. Однозначно визначає необхідний типорозмір магнітопровода:
S S
=
, (5.2)
Тоді, підставивши значення, отримаємо:
S S
=
см 4.
5 З табліциП2-2 (1) вибираємо магнітопровід: ШЛМ16 * 20, у якого S S
= 7.5см 4, S
= 3.20см 2 - активна площа перерізу магнітопроводу; G
= 0.210кг-вага магнітопровода;
Габаритні розміри:
h = 26,0 мм;
a = 16,0 мм;
c = 9,0 мм;
C = 50,8 мм;
H = 42,4 мм;
B = 20,0 мм;
6 За формулою (5.6) і кривої, рісунок5.2определяем втрати в сталі для індукції В = 1,55 (Т л).
Р = Р
* G
, (5.6)
Де р - Питомі втрати (на 1 кг сталі);
G - Маса магнітопроводу.
Тоді
Р = 4 * 0.21 = 0.84 Вт
7 За формуле1.59 знаходимо активну складову струму холостого ходу при максимальній напрузі живильної мережі В).
(U = 220).
I =
, (1.59)
Де Р -Повні втрати в сталі;
I = 0.003А
8 Знаходимо повну намагничивающей потужність у сталі за формулою (1.62) і кривою малюнок 5.2.
Q = Q
* G
, (1.62)
де q -Повна питома намагнічує потужність, (q
= 20В * А / кг на підставі рісунка5.2).
Тоді:
Q = 20 * 0.210 = 4.2 В * А
9 За формуле1.61находім реактивну складову струму холостого ходу (U = 220 В).
I =
, (1.61)
Де Q - Намагнічує потужність, потужність яка необхідна для створення в магнітопровода трансформатора заданого значення магнітної індукції.
Значить
I =
А.
10 Знаходимо абсолютне і відносне значення струму холостого ходу.
а) за формулою (1.60):
I =
, (1.60)
Тоді
I =
= 0.019 А;
б) за формулою (5.7):
I =
=
, (5.7)
де -Сумарна потужність вторинних обмоток
= 0.6-з табліци5.5;
cos = 0.9-з таблиці 5.5.
I =
А.
Струм холостого ходу виразимо у відсотках за формулою (5.8).
I% = , (5.8)
тоді
I% = %. Що припустимо
11 За формулами (5.8) - (5.11) і таблиці 5.6находім число витків обмоток:
=
, (5.8)
E = U
(1-ΔU% * 0.01) Е.р.с. первинної обмотки; (5.11)
EnUn (1-ΔU% * 0.01) Е.р.с. вторинних обмоток; (5.12)
E = 220 (1-13 * 0.01) = 191.4
E = 5 (1 +25 * 0.01) = 6.25
E = 8 (1 +25 * 0.01) = 10
E = 13 (1 +25 * 0.01) = 16.25
=
= 1738 витків;
=
= 56 витків;
=
= 90 витків;
=
= 147 витків.
За формулою (2.3) і таблиці 5.12 знаходимо орієнтовні значення величини щільності струму і перетину проводів обмотки.
S =
, (2.3)
Де -Щільність струму (по таблиці 5.2
= 1.9-1.3 А / мм
):
= 3.5 А / мм
;
= 3.8 А / мм
;
= 3.7 А / мм
;
= 3.6 А / мм
;
S =
мм
;
S =
мм
;
S =
мм
;
S =
мм
.
13 Вибираємо стандартні перетину і діаметри проводів ПЕВ-2 з таблиці П1-1 Номінальні дані обмотувальних проводів круглого перерізу.
Розрахунковий переріз, мм :
S = 0.022мм
;
S = 0.27 мм
;
S = 0.13 мм
;
S = 0.028 мм
.
Номінальний діаметр дроту по міді, мм:
d = 0.17мм;
d = 0.59 мм;
d = 0.41 мм;
d = 0.19 мм;
Максимальний зовнішній діаметр мм:
d = 0.21 мм;
d = 0.66 мм;
d = 0.47 мм;
d = 0.23 мм;
Вага одного метра мідного дроту, м:
g = 0.202 г / м;
g = 2.43 г / м;
g = 1.11 г / м;
g = 0.252 г / м.
14 Знаходимо фактичні щільності струму в проводах за формулою (5.14):
, (5.14)
Тоді:
А / мм 2;
А / мм 2;
А / мм 2;
А / мм 2.
За формулою (2.1) і графіку 2.8 визначаємо випробувальні напруги обмоток (ефективні значення, частоти 50Гц).
Випробувальна напруга-напруга між сусідніми обмотками, а також напруга між обмотками і сердечником трансформатора, яке трансформатор повинен витримати протягом 1мінути без пошкодження ізоляції.
При напрузі на затисках випробуваної обмотки до 250 В-за таблицею 3.7 при нормальних умовах
U = 1000 В;
U = 1000 В;
U = 1.41 * 220 = 311 (2.1)
U = 1.41 * 5 = 7.07
U = 1.41 * 8 = 11.3
U = 1.41 * 13 = 18.4
Uіс = 1.3кв = 1.4 * 1.3
Uіс = 400В = 285.7
16 За формулою (2.4) визначаємо допустиму осьову довжину обмотки на каркасі:
h д = h 1-2h , (2.4)
де h 1 = h - 1 = 26-1 = 25 мм-довжина каркаса, мм;
h = 26мм-висота вікна;
h = 1.5 мм - на підставі експериментальних даних;
h д = 25-2 * 1.5 = 22 мм.
17 За формулами (2.6) і (2.7) і графіку 2.27 знаходимо число витків в одному шарі і число шарів кожної обмотки.
=
, (2.6)
k y1 = 1.12; k y2 = 1.04; k y3 = 1.05; k y4 = 1.07;
тоді число витків в одному шарі кожної обмотки:
=
витків;
=
витків;
=
витків;
=
витків;
Визначимо число шарів кожної з обмоток:
N = , (2.7)
N 1 = шарів;
N 2 = шару;
N 3 = шару;
N 4 = шару.
20. Знаходимо радіальні розміри котушки за формулами (3.20) і (3.21).
Як межслоевой ізоляції для первинної та третьої вторинної обмоток вибираємо кабельну папір товщиною 0.12мм (1 шар). А для вторинної першої та другої вибираємо телефонну папір товщиною 0.05.
Вибравши междуслоевую ізоляцію, знаходимо радіальні розміри кожної обмотки за формулою (2.8).
= K y Nd з + kмс (N-1) hіз.мс, (2.8)
де -Товщина междуслоевой ізоляції;
1 = 1.12 * 18 * 0.21 * 1.14 (18-1) 0.05 = 5.20мм;
2 = 1.06 * 2 * 0.66 * 1.08 (2-1) 0.09 = 1.49мм;
3 = 1.28 * 2 * 0.47 +1.07 (2-1) 0.09 = 1.29мм;
4 = 1.10 * 2 * 0.23 +1.11 (2-1) 0.09 = 0.6мм.
Як междуобмоточной ізоляції використовуємо два шари телефонної паперу марки КТН (0.05мм) і батистову стрічку (0.16мм) з половинною перекриттям. Поверх каркаса просочувальних папір марки ЕІП-63Б (0.11мм) в один шар. Междуслоевая ізоляція телефонна папір марки КТН (0.05). На первинну обмотку беремо просочувальних папір марки ЕІП-50 (0.09мм).
Товщину каркаса приймаємо рівної h із2 = 1.5 мм.
21.По графіком малюнка 2-28 визначаємо kв = 1.05 при b / a = 20/16 = 1.25 kно = 1.7
22. Радіальний розмір котушки, її товщину визначаємо з виразу (5.21).
=
+ (H
+
1 + k
h
+
2 + k
h
+ ... + K
h
) k
(5.21)
де -Зазор між корпусом і сердечником;
h - Товщина каркаса; h
- Товщина междуобмоточной ізоляції
h - Товщина зовнішньої ізоляції
1,
2,
3,
4 - радіальні розміри обмоток;
k - Визначаємо по малюнку (2-31)
k . k
-Визначаємо по малюнку (2-28)
= 0.5 + (1.61 +5.20 +1.50 * 0.24 +1.49 +1.20 * 0.24 +1.29 +1.25 * 0.24 +0.6 + +1.35 * 0.24) 1.05 = 12.53 мм.
19. Визначаємо зазор між котушкою і сердечником (значення коефіцієнта витріщення беремо з таблиці 3.9): для броньового трансформатора величина зазору дорівнює C- , (То 0.5 до 2 мм) 16-12.53 * 1.12 = 2 - що є допустимим.
24. Визначаємо втрати в міді обмоток:
а) за формулою (2.10) знаходимо середню довжину витка кожної обмотки:
= [2 ((а до + у до) +2 П r n] 10 -3, м, (2.10)
Де
r 1 = 1 / 2 1 k
;
r1 = 0.5 * 5.2 * 1.05 = 2.73
а к = а +2 Δ 3 +2 h k
= 16 +2 * 0.5 +2 * 1.16 * 1.05 = 20.38
r2 = 0.5 * 1.49 * 1.05 = 0.78
в к = в +2 Δ 3 +2 h k
=
= 20 +2 * 0.5 +2 * 1.16 * 1.05 = 24.38 r3 = 0.5 * 1.29 * 1.05 = 0.67
r4 = 0.5 * 0.6 * 1.05 = 0.31
1 = [2 (20.38 +24.38) +2 * 3.14 * 2.73] 10 -3 = 0.106м,
2 = [2 (20.38 +24.38) +2 * 3.14 * 0.78] 10 -3 = 0.094м,
3 = [2 (20.38 +24.38) +2 * 3.14 * 0.67] 10 -3 = 0.093м,
4 =. [2 (20.38 +24.38) +2 * 3.14 * 0.31] 10 -3 = 0.091м,
б) за формулою (2.15) визначаємо вага міді кожної обмотки:
G м = *
* G * 10 -3, (2.15)
Де -Середня довжина витка;
- Загальне число витків обмотки;
g - вага одного метра дроту;
G м1 = 0.106 * 1738 * 0.202 = 37.2 м;
G м2 = 0.094 * 56 * 2.43 = 12.7 м;
G м3 = 0.093 * 90 * 1.11 = 9.2 м;
G М4 = 0.031 * 147 * 0.252 = 3.3 м.
в) Визначаємо втрати в кожній обмотці за формулою (5.14):
Гранично допустима температура проводи 105 º С
P м = 2.65 * 2 * G м, (5.14)
де - Щільність струму, А / мм 2;
G м-вага дроти, кг;
P м1 = 2.65 * 3.5 2 * 37.2 * 10 -3 = 1.2 Вт;
P м2 = 2.65 * 3.8 2 * 12. 7 * 10 -3 = 0.48 Вт;
P м3 = 2.65 * 3.7 2 * 9.2 * 10 -3 = 0.33Вт;
P М4 = 2.65 * 3.6 2 * 3.3 * 10 -3 = 0.11Вт.
г) Знаходимо сумарні втрати в міді котушки за формулою (5.13):
P м = P м1 + P м2 + P м3 + P М4, (5.13)
тоді:
P м = 1.2 +0.48 + 0.33 +0.11 = 2.12 Вт
25 Визначаємо тепловий опір за формулами (3.42), (3.26), (3.25), (3.15):
R к = =
= 67, (3.42)
δ к = 1.253 см 2
λ к = 1 * 10 -3 Вт / см 2 º С
Sк = 2 * λ (а + в) = 2 * 2.26 (1.6 +2) = 18.72 см 2
R м =
(3.26) λ к = 1.56 * 10 -3 Вт / см º С
V к = 2ch (a + b + ) = 2 * 9 * 2.6 (1.6 +2 +
) = 829
r 2 = 17 2 = 289
r = + C =
+9 = 17
R о м = =
(3.25)
S охол. К = 2 [c (2a + П c) + h (a + П c)] = 2 [9 (2 * 1.6 +3.14 * 9) +2.6 (1.6 +3.14 * 9)
R о с = =
(3.15)
R с.т =
ст = 1.5 * 10 -3 Вт / см 2 º С
R с.б =
ожл.б = 1.7 * 10 -3 Вт / см 2 º С
S охол. Ст = a (4c +2 h + П a) = 1.6 (4 * 9 +2 * 2.6 +3.14 * 1.6) = 74
S охол. Б = 2b (2c + h + П a) = 2 * 2 (2 * 9 +2.6 * 2.6 +3.14 * 1.6) = 102
26. Визначаємо величину теплового потоку котушки-сердечник за формулою (3-54):
(3-54)
27. Визначаємо тепловий опір котушки від максимально нагрітої області до корпусу за формулою (3-51):
x = (3-51)
x =
28. Визначаємо величину теплового потоку від сердечника до котушки за формулою (3-60), оскільки x <0,
; (3-60)
29. Так як позитивний, то величину максимального перевищення температури котушки визначаємо за формулою (3-61):
(3-61)
30. Визначаємо середній перепад температури в котушці за формулою (3-62)
(3-26)
31. Визначаємо среднеоб'емное перевищення температури котушки за формулою (3-58):
(3-58)
32. Визначаємо максимальну і середню температури проводів обмотки:
33. На підставі проведеного розрахунку видно, що прийняті в розрахунку проводу марки ПЕВ-2 з гранично допустимою температурою +105 можуть бути використані в даному трансформаторі.
34. Визначаємо активні опори обмоток за формулою (5-15)
При температурі
Ом
(5-15)
Ом;
Ом;
Ом;
Ом.
35. Визначаємо повні активні опори пар обмоток трансформатора, наведені до його первинної обмотці, за формулою (5-17):
(5-15)
Ом;
Ом;
Ом.
36. Визначаємо індуктивний опір пар обмоток трансформатора за формулами (5-22), (5-23), (5-24), (5-27), (5-28), (5-34):
g = 0.2235
h
0.2235 (2.2 +0.52) = 0.6; (5-22)
g = 0.2235
h
0.2235 (2.1 +0.149) = 0.5;
g = 0.2235
h
0.2235 (2.1 +0.129) = 0.49;
g = 0.2235
h
0.2235 (2.1 +0.06) = 0.48.
g =
=
; (5-23)
g =
=
;
g =
=
.
(5-24)
e = 1 .17
. (5-27)
за формулою (5-34)
м
м
м
за формулою (5-28)
Ом
Ом
Ом
Визначаємо коефіцієнт корисної дії (К. П.Д.) трансформатора за формулою (5.37):
, (3.34)
де P ст-втрати в сталі;
тоді:
%
що припустимо
4. ЕСКІЗНІ ОПРАЦЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТА І ОБГРУНТУВАННЯ ПРИЙНЯТИХ РІШЕНЬ
У даній роботі розробляється малопотужний броньовий трансформатор Мідна дріт обмоток намотана на каркас і через отвір в стінці каркаса виведена на зовнішню поверхню стінки, припаяна до пелюстки, з якого надалі відбувається знімання або подання електричних сигналів.
Токос'ем проводиться за допомогою пелюсток які кріпляться до поверхні стінок каркасу трубчастої заклепкою. Вагове чергу саме через отвір у трубчастої заклепці проводиться вивід контакту обмотки з подальшим її з'єднанням пайкою з пелюсткою. Клепані з'єднання забезпечує жорстке з'єднання стінки каркаса з пелюстками, що збільшує надійність
Обрана обмотувальні дріт марки ШЛМ16 20 має мінімальний ТКС, що значно підвищує стабільність встановленого опору. Така дріт забезпечує високий опір (R = 2,2 кОм), при діаметрі дроту d = 0,07 мм. Крок намотування t ш = 0,075 мм забезпечує роздільну здатність d = 0,12%.
Для хорошого контакту в резистивном елементі робиться вибірка глибиною 10 ... 30 * 10 -3 мм і має 8-10 клас точності.
Токос'ем виробляється за допомогою плоскої і тонкої пружини, одним кінцем припаяної до висновку резистора, а іншим - до кінця контактної пружини. Її конструкція розрахована на великий термін служби.
Сама пружина жорстко закріплена на тримачі, який в свою чергу з'єднаний з віссю обертання. приводить в обертання всю контактну систему.
Фіксація встановленого опору та освіта необхідного контактного зусилля досягається за допомогою контактних шайб, розташованих на осі обертання. Така конструкція забезпечує легку регулювання контактного зусилля, надійну фіксацію опору, не вимагає великих зусиль для переміщення контактної пружини.
Ще одна перевага такої конструкції полягає в тому, що резистор піддається ремонту, зокрема заміни стрижня пружини на осі. А така заміна суттєво продовжує рядків служби резистора.
Тримач з контактної пружиною і резистивний елемент поміщаються серед пластмасового корпусу, що забезпечує ізоляцію та захист від механічних впливів, і зручне кріплення резистора.
В цілому конструкція проста і надійна, не потребує великих витрат коштів і придатна для серійного виробництва.
5. УТОЧНЕННЯ І ОПИС КОНСТРУКЦІЇ
Сконструйований змінний резистор складається з корпусу, який має круглу форму і виготовлений з пластмаси.
Основним елементом у змінному резисторі є резистивний елемент і контактний пристрій.
У даній конструкції електричний контакт обмотки з висновком створюється обтисненням металевою обоймою навколо кінцевих витків обмотки. Використовується і додаткове кріплення - просочення її ізоляційним лаком. Кріплення резистивного елемента проводиться клеєм у спеціальному пазу.
Кріплення контактної пружини до тримача здійснюється впайкой її в металевий циліндр з підошвою, прикріплений до власника клеєм.
Вісь переміщення контактної пружини здійснює свої рухи в металевій втулці з зовнішньою різьбою, впрессованной в основу корпусу. На підставі втулки, в спеціальних пазах, розташовуються плоскі пружини, які створюють фіксацію опору за допомогою обтискання осі валу обертання. Таких пружин є 4, вони пружні і пластичні, відшліфовані до 10 класу точності, що б створювати мінімальну силу тертя з віссю обертання. Між власником і втулкою розміщені ще 2 пружини для регулювання контактного зусилля. У утримувач впрессована металева шайба, яка запобігає передчасний знос власника.
На утримувачі, співвісно контактної пружині, є виступ, який обмежує кут повороту ковзаючого контакту.
Струмознімальних пружина розташована над власником, і одним кінцем припаяна до токос'ему, а інший до висновку.
Вісь обертання вставлена в утримувач, і на кінці має паз для стопорних шайб, створюють контактне зусилля. Також має виступ для насадки на нього фішки для зручності обертання.
Зовнішні висновки з зовні трансформатора виконані у вигляді пластин-пелюсток і тримаються клепаних з'єднань на стінці корпусу.
ПАСПОРТ
1. Напруга джерела живлення, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .220
2. Частота живильної мережі, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .. 50
3. Напруження вторинних обмоток, ... ... ... ... .. .... ... .5; 8; 13
4. Споживаний струм, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... 0.28
5. Струми вторинних обмоток, ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .1; 0.5; 0.1
6. Фактична щільність струму в проводах обмоток, ... ... ... ... ... ... ... ... .......................................... ... 3.6; 3.8; 3.8; 3.7
7. Номінальна потужність, ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... 10.3
8. Споживана потужність, ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... 12.8
9. ККД, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .80
10.Ток холостого ходу, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0.019
11. Тепловий опір котушки, ... ... ... ... ... ... .. ... ... .5,1
12. Тепловий опір гільзи, ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 67
13. Максимальне перевищення температури котушки, ... .45,49
14. Максимальна температура проводів обмотки, ...... ... 79,46
15. Маса, кг ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .0,91
Виконання УХЛ, категорія розміщення 4.2.
Призначений для обчислювальної апаратури.
Програма випуску 250000 шт. на рік.
ВИСНОВКИ
В результаті проектування був отриманий малопотужний броньовий трансформатор. Його характеристики, наведені в паспорті, при порівнянні відразу виділяють його переваги і недоліки.
Сам трансформатор має досить суттєві габаритні розміри, але цей недолік компенсується його надійністю і стабільністю що зручно при експлуатації. Температура нагріву обмоток трансформатора дорівнює 79.46 0 С, так як трансформатор розраховувався для 105 0 С, тобто запас, який особливо важливий при довготривалій експлуатації забезпечений.
У результаті розрахунків отримали трансформатор з більшою експлуатаційною надійністю і гарними електричними показниками для певних вихідних даних.
Недоліком є його великі габарити в порівнянні з аналогічними конструкціями, що обмежує застосування трансформаторів даної конструкції.
Отримана конструкція зручна при виробництві. Вона проста і не вимагає дуже складного обладнання. Тим часом конструкція надійна і довговічна. Підлягає ремонту та заміни.
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1.Т.А.Ричіна. Електрорадіоелементи. Підручник для вузів. М., "Рад. Радіо", 2006
2.В.Л.Соломахо та ін Довідник конструктора-приладобудівників. Проектування. Основні норми. Мн. Вища школа. 2008
3.А.К.Белоусов, В. С. Савченко. Електричні рознімних контактів в радіоелектронній апаратурі. М. Енергія. 2005
4.І.І.Белопольскій. Розрахунок трансформаторів і дроселів малої потужності. Ізд.2-е, перероб. І доп. М., "Енергія", 1973.