Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Студенческий документ № 065815 из РОАТ МИИТ (бывш. РГОТУПС, ВЗИИТ)

ОАО РЖД

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине:

"Электрические машины"

Специальность: "Системы обеспечения безопасности поездов"

Специализация: "Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта"

Выполнил: студент III курса

Щербакова М.Д.

Шифр: 1110-ц/СДс-1168

Проверил: доцент

Сальников И.А.

Москва, 2014г.

Содержание:

Введение

Задание Выбор магнитопровода

1.Расчетная мощность

2. Конструкция магнитопровода

3. Материал сердечника

4.Значения Bmax, jср, kст, kок

5.Произведение сечения сердечника на площадь окна

6.Определение отношения Qст /Qок

7.Выбор типоразмера магнитопровода

Определение числа витков обмоток

8.Определение падения напряжения

9.Электродвижущая сила на витках

10.Число витков обмоток

Определение потерь в стали и намагничивающего тока

11.Определяем потери в стали

12.Активная составляющая намагничивающего тока

13.Реактивная составляющая намагничивающего тока

14. Ток первичной обмотки при номинальной нагрузке

15.Ток холостого хода

16.Относительное значение тока холостого хода

17.Оценка результатов выбора магнитной индукции

18.Коэффициент мощности

Электрический и конструктивный расчет обмоток.

19.Выбор плотности тока в обмотках

20.Ориентировочное значение сечения проводов

21.Стандартное значение и диаметры проводов

22.Амплитудное значение рабочих напряжений

23.Определяем изоляционные расстояния

24.Определяем осевую длину каждой обмотки

25.Толщина каркаса

26.Толщина межслоевой изоляции

27.Толщина межобмоточной изоляции

28.Количество слоев наружной изоляции

29.Число витков в одном слое каждой обмотки

30.Число слоев

31.Радиальный размер каждой обмотки

32.Полный радиальный размер катушки

33.Зазор между катушкой и сердечником

34.Средняя длина витка обмоток

35.Масса меди каждой обмотки

36.Потери в каждой обмотке

Определение падения напряжения в трансформаторе

37.Активное сопротивление обмоток

38.Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток

39.Падение напряжения на обмотках при номинальной нагрузке

40.Полные падения напряжения на вторичных обмотках при номинальной нагрузке трансформаторов

41.Напряжения на вторичных обмотках

Определение КПД трансформатора и выбор проводов для выводов обмоток

42.Определение КПД трансформатора

43.Выбор проводов для выводов обмоток

Список используемой литературы.

Введение.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной первичной системы в другую вторичную систему, имеющую другие характеристики, в частности другое напряжение.

В данной курсовой работе мы рассчитывали маломощный трехобмоточный трансформатор, имеющий три обмотки высшего напряжения, среднего и низшего напряжений.

Данный трансформатор является понижающим, так как первичной является обмотка высшего напряжения, а вторичной обмотка низшего напряжения.

В конструкции трансформатора используется броневой ленточный магнитопровод, который собирается в стык из отдельных сердечников подковообразной формы с поперечным разрезом. Для получения возможно меньшего магнитного сопротивления в местах стыка сердечников их торцевые поверхности подвергают шлифовке. Изоляция обмотки от стержневого магнитопровода осуществляется при помощи каркаса. Каркас представляет собой гильзу, изготовленную из электрокартона.

Крепление магнитопровода осуществляется при помощи накладок, стягивающихся шпильками. Накладки имеют ребра жесткости. Основание трансформатора имеют отверстия его к панели.

Задание.

Рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением.

Дано: S2=10 B•A

S3=5 B•A

U2=127 B

U3=4,5 B U1=380 B

Cos?2= 0,9

Cos?3= 0,7

f= 50 Гц

Q = 50 ?C ?U12=4%

?U12=5% Q ? 50 ?C

Расчетные условия:

> Отношение массы стали к массе меди при расчете на минимум стоимости лежит в пределе:

Qст ?Qмеди=4?6

> Отношение потерь в меди к потерям в стали при нормальной нагрузке и при частоте 50Гц желательно иметь в пределе:

?=1,25?2,5

Выбор магнитопровода.

1. Определяем расчетную мощность трансформатора

Sp=1|2 (S2+S3)•(1+1|?)

Sp=1|2 (10+5)•(1+1|0,6)=0,5•15•2,66=20B•A

Значение КПД выбираем в соответствии с таблицей 2(1) ?=0.6

2. Выбираем конструкцию магнитопровода по величине расчетной мощности, частоте и максимальному напряжению.

Для силовых трансформаторов мощностью до 30 В•А рекомендуется изготавливать броневые трансформаторы при использовании как пластинчатых, так и ленточных магнитопроводов.

3.Выбираем материал сердечника.

Согласно таблицы 3(1) при заданной частоте 50Гц, и расчетном условии на минимум стоимости выбираем марку стали Э310, Э320 толщиной 0,35мм.

4. По найденной величине Sp для данной конструкции магнитопровода из таблиц 3-6 (1) находим ориентировочное значение максимальной индукции Bmax, с плотностью тока jср, коэффициента заполнения окна kok, коэффициента заполнения магнитопровода kст

Bmax = 1,55 принимаем значение 1,55 табл (3)

jср = 3,8 ? 3,5 А/мм2 принимаем значение 3, 65 табл (4)

kok = 0,13 ? 0,23 принимаем значение 0,18 табл (5)

kст = 0,93 принимаем значение 0, 93 табл (6)

5. Определяем произведение сечения сердечника на площадь окна

(QстQok) = , см

(QстQok) = см4

6. Определяем отношение

Где - отношение массы стали к массе меди, согласно примечания к таблице 1(1) = 4?6

С1=0,7 - для броневых трансформаторов.

Приняв значение С1 и подставив крайние значения , найдем пределы изменения величины

7. Выбираем типоразмер магнитопровода.

Зная произведение (QстQok)= 14,269см4 и пределы изменения

Из табл. 2(2) выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение kQP лежит в требуемых пределах kQPMIN?kQTTPE?kQPMAX

Магнитопровод ПЛМ 20 х 20

Размеры: а=20мм, h=36мм, с=12мм, b=20мм, С=65мм, Н=56,5мм.

Площадь сечения магнитопровода Qст = 4см2

Средняя длинна магнитной силовой линии lст = 12,7 см

Qcn•Qок = 17,30см4

Qcn / Qок = 0,92

Масса магнитопровода Gст=0,350кг

Уточняем значение С1:

Где - средняя длинна витков

Уточняем значение kQP :

KQmma = 0,92 Выполняется условие kQPMIN?kQTTPE?kQPMAX

0,726?0,92?1,089

Определяем число витков обмоток.

8. Определяем падение напряжения.

При расчете трансформатора на минимум стоимости последовательность намотки зависит от диаметра провода обмотки. Чем меньше диаметр провода обмотки, тем ближе она располагается к стержню, так как 1кг тонкого провода дороже 1кг толстого провода.

В остальных случаях первой обычно наматывается сетевая обмотка, а затем вторичные - в порядке возрастания диаметра провода.

Для оценки порядка расположения обмотки предварительно определяем их токи:

Значение ЭДС:

Где значение относительных величин падения напряжения в первичной и вторичных обмотках трансформатора.

Тогда значение ЭДС:

9. Электродвижущая сила на виток.

10. Число витков обмотки

Округляем число витков до 37 витков, тогда получаем

Определяем потери в стали и намагничивающего тока.

11. Определяем потери в стали.

Рст=Руд•Gст, Вт

Руд - величина удельных потерь, определяемых по рис. 3(1) Руд=4 Вт/кг

Рст=4•0,35 = 1,4 Вт

12. Активная составляющая намагничивающего тока.

13. Реактивная составляющая намагничивающего тока.

Где Нс - напряженность поля в стали, выбираем для индукции Вс из кривых намагничивания рис.6-9

Нс = 8 А/см

n - число зазоров (стыков) на пути силовых линий,

n=2 - 0, 002см - величина эквивалентного воздушного зазора в стыках сердечника трансформатора.

- число витков первичной обмотки

- средняя длинна силовых линий, см.

15.Ток первичной обмотки при номинальной нагрузке.

I1p = Iop+I'2p+I'3p

I1a = Ioa+I'2a+I'3a

I1p = 0,036+0,012+0,0098=0,05780,059 А

I1а = 0,004+0,025+0,0097=0,03870,039 А

16.Ток холостого хода.

17. Относительное значение тока холостого хода.

18. Оценка результатов выбора магнитной индукции.

Величина относительно тока холостого хода при частоте 50Гц, лежит в пределах 0,3?0,5

0,3?0,36?0,5 Согласно рекомендациям на стр. 39(1) выбор магнитопровода на этой стадии расчета можно считать оконченным.

19. Коэффициент мощности.

Электрический и конструктивный расчет обмоток.

20. Выбор плотности тока в обмотках.

Согласно рекомендациям на стр.40 (1) в случае расположения обмоток в порядке 2,1,3 принимаем

22. Выбираем стандартные сечения и диаметр проводов.

По таблице П1 (3) выбираем стандартные провода. Согласно рекомендациям на стр. 31(1) при напряжении обмоток до 500В а токов до нескольких Ампер применяем провода марки ПЭВ-1, справочные данные заносим в таблицу:

№ обмотки q пр. мм2 d пр. мм d из. мм g пр. гр. 1 0,02011 0,16 0,19 0,179 2 0,02270 0,17 0,20 0,202 3 0,3526 0,67 0,72 3,13

Где q пр. - номинальное сечение,

d пр. - номинальный диаметр проволоки по меди,

d из пр. - наибольший наружный диаметр,

g пр. - масса одного метра проволоки в граммах.

Фактическая плотность тока

23. Вычисляем амплитудное значение рабочих напряжений:

Определяем по кривой на рис. 10 (1) испытательные напряжения обмоток и записываем их;

24. Определяем изоляционные расстояния.

Расстояния от крайнего витка обмотки до сердечника (hиз1, hиз2, hиз3). При намотке на каркас величиной hиз при напряжении до 1000В., определяются лишь требования его механической мощности.

Принимаем hиз1= hиз2 =hиз3=1,5мм

26.Определяем осевую длину каждой обмотки.

Длинна каркаса:

h1 = h-1=36-1=35мм

Допускаемая осевая длинна обмотки:

hо =h1-2hиз1=35-2•1,5=32мм

27. Толщину каркаса принимаем равной 1,5мм.

hизос=1,5+2•0,11=1,72мм

28. Толщину межслоевой изоляции (hиз) выбирается из таблицы 9 (1), зависит от толщины провода и величины рабочего напряжения обмоток

№ обмотки Межслоевая изоляция Материал Суммарная толщина, мм 1 Телефонная бумага КТН 0,05 2 Телефонная бумага КТН 0,05 3 Пропиточная бумага ЭИП-63Б 0,09

29.Толщина межобмоточной изоляции.

Толщина межобмоточной изоляции определяется от величины испытательного напряжения обмотокс наибольшим напряжением. Наибольшее испытальное напряжение на 1 обмотке = 1,9 кВ. Согласно рекомендациям для межобмоточной изоляции применяем 4 слоя кабельной бумаги К-12 толщиной 0,12мм.

hмо=4•0,12 = 0,48мм

30. Количество слоев наружной изоляции.

Выбираем в соответствии с рабочим напряжением последней обмотки.

Up3=4,5 В

Наружную изоляцию выполняем из двух слоев бумаги ЭИП-63Б и одного слоя батистовой ленты

hизн=2•0,11+0,16=0,38мм

31. Число витков в одном слое каждой обмотки

Где ky1 - коэффициент укладки провода в осевом направлении, определяется по кривой на рис. 12 (1),

32. Число слоев.

Число слоев определяем из выражения

33.Радиальный размер каждой обмотки.

Где - коэффициент укладки провода в радиальном направлении определяется по рис. 13(1).

- коэффициент неплотности междуслоевой изоляции определяется по рис. 14(1).

34. Полный радиальный размер катушки.

Где - зазор между каркасом и сердечником, принимается 0,5 мм.

- толщина каркаса.

коэффициент неплотности межобмоточной изоляции, определяется по рис. 15(1). =1,13, 1,14

- коэффициент неплотности намотки наружной изоляции = 1,7

мм

35. Определяем зазор между катушкой и сердечником.

По условию для броневых трансформаторов

12-11,255=0,745мм

Катушка нормально укладывается в окне трансформатора.

36.Находим среднюю длину витка обмоток.

Наружный размер каркаса

37. Масса меди на каждой обмотке.

Проверяем значение

Полученное значение лежит в рекомендуемых пределах =4?6

38. Находим потери в каждой обмотке.

Потери в катушках

Проверяем значение

Полученное значение лежит в рекомендуемых значениях

Определение падения напряжения в трансформаторе.

47. Активное сопротивление обмоток.

а) при температуре 105?С

Где удельное сопротивление медного провода

(при ?С, •10-2 Ом•мм2/м);

- сечение медных проводов каждой обмотки;

, - были определены ранее;

б) сопротивление вторичных обмоток приведенные к первичным,

2; 2

Где r2,3 - активное сопротивление обмоток при температуре 105?С

Ом; Ом; 48. Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток (в относительных единицах)

Где f - частота Гц;

- число витков первичной обмотки;

- нормальный ток первичной обмотки;

- ЭДС витка;

- высота катушки, м;

- площадь канала рассеяния i-й обмотки.

Где - толщина межобмоточной изоляции

49. Падение напряжения на обмотках при номинально нагрузке (в относительных единицах)

Где r1, r'2, r'3 -сопротивление обмоток при температуре 105 ?С.

50. Полное падение напряжения на вторичных обмотках при номинальной нагрузке (в относительных единицах).

51. Напряжение на вторичных обмотках.

Определение КПД трансформатора и выбор проводов для выводов обмоток.

52. Находим КПД трансформатора по формуле:

КПД трансформатора = 0,79

53.Выбор проводов для выводов обмоток.

Для обмоток, выполненных проводом менее 0,2-0,35 мм, выводные концы и отводы делают гибким монтажным проводом сечением 0,05-0,2 мм2. При более толстых проводах выводы и отводы делают самим проводом.

Наиболее часто выводы обмоток выполняют проводами марки МГШДО при рабочем напряжении до 127 В, марки МГШДЛ - при рабочем напряжении до 220 В, марки МГТФЛ - при рабочем напряжении до 500 В. Выводные концы заключают в изоляционные трубки.

Обмотка №1 - выводные концы и отводы делаем самим проводом, выводы обмоток выполняем проводом марки МГТФЛ, концы заключаем в изоляционные трубки.

Обмотка №2 - выводные концы и отводы делаем гибким монтажным проводом сечением 0,05 - 0,2 мм2, выводы обмоток выполняем проводом марки МГШДО, концы заключаем в изоляционные трубки.

Обмотка №3 - выводные концы и отводы делаем гибким монтажным проводом сечением 0,05 - 0,2 мм2, выводы обмоток выполняем проводом марки МГШДО, концы заключаем в изоляционные трубки.

Список используемой литературы.

1. В.В. Шумейко, В.И. Седов - "Электрические машины и электропривод" задание на курсовой проект.

2. Приложение к заданию на курсовой проект.

Показать полностью… https://vk.com/doc-32661260_250071511
Рекомендуемые документы в приложении