Сечение магнитопровода

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине: “Магнитные элементы электронных устройств”

автор: В.П. Обрусник

задание: Расчёт трансформатора

Вариант №13

 

 

2008

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Расчёт трансформатора.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Номинальные данные трансформатора для задачи 1

№ вар-та	, В	, А	, кГц
7	400	5	10

 

Для всех вариантов:  В, , .

Параметры магнитных материалов для задачи 2

№ вар.	Мате- риал	мм					Вт/кг	кГц	кГц	Тл	Тл	г/см3
17	80НХС, 79НМ	0,05	0,75	1,5	2	2,8	6,3	2,5	5	0,5	1	8,5

 

Для шихтованных и ленточных магнитопроводов  соответствует =5 А/см. Для ферритов  соответствует =0,2 А/см.  [Тл×м/А].

Параметры магнитопровода для задачи 2

№ вар-та	Размеры в мм				Тип магнито- провода
	а	b	c	h
11	8	16	25	-	Тороид

 

Параметры для задачи 3

NN вар.	, Ом	, Ом	, Ом	, кОм	, кОм	, пФ		, В	, кГц	, А
13	1	0,25	0,06	0,2	0,05	250	2	100	5	10	0,8

 

РАССЧИТАТЬ

Задача 1

Рассчитать:

1. Габаритную мощность.

2. Рабочую индукцию.

3. Сечение магнитопровода.

4. Плотность тока обмоток.

5. Линейные размеры магнитопровода.

6. Число витков обмоток.

7. Сечение проводников обмоток.

8. Конструктивные параметры катушки.

9. Параметры схемы замещения:

– активные сопротивления , ;

– реактивные сопротивления , , ;

– сопротивления контура намагничивания , .

10. Технические показатели (по разделу 11.7).

11. Сделать раскладку проводников обмоток в катушке.

 

Задача 2

Определить.

1. Геометрические показатели трансформатора: объем магнитопровода , объем катушки , поверхность охлаждения сердечников  и катушек .

2. Потери мощности в обмотках и сердечниках , .

3. Среднюю плотность тока обмоток j и рабочую индукцию магнитопровода , допустимые при номинальном нагреве трансформатора.

4. Максимальную габаритную мощность .

5. Вес трансформатора и его удельное значение  на единицу мощности.

Задача 3

Определить.

- токи холостого хода  и короткого замыкания ;

- напряжение нагрузки  при номинальном токе ;

- резонансные частоты на холостом ходу  и под нагрузкой ;

- коэффициент полезного действия  и коэффициент мощности трансформатора  при номинальном токе нагрузки;

- длительности переходных процессов при включениях трансформатора на холостом ходу и под нагрузкой.

РЕШЕНИЕ ВОПРОСОВ ПОСТАВЛЕННЫХ В КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Задача 1

 

Рассчитать двух обмоточный трансформатор с медными (М) обмотками на чашечном (Ч) магнитопроводе, работающий в условиях естественного воздушного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию минимальной стоимости (МС) на единицу входной мощности при номинальных данных:

 

первичное напряжение U1, В	220;
вторичное напряжение U2, В	400;
вторичный ток I2, А	5;
частота питания сети f1, Гц	10000;
коэффициент мощности cos(φ) и полезного действия η	– не менее 0,95.

Решение.

Естественное охлаждение разрешает принять для расчетов значение коэффициента теплоотдачи σ = 10 Вт/м²·град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднее расчетное τ = 50 ºС и общая температура нагрева

 

˚С

 

Низковольтность обмоток (до 1 кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105 ºС) позволяет использовать простые обмоточные провода с изоляцией класса А и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой.

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается не более

 

 мм

 

При заданной рабочей частоте f₁= 10 кГц материалом для магнитопровода выбираем феррит. Выбранные исходные данные для расчетов сведены в табл. 1 и табл. 2.

 

Таблица 1 — Показатели материала магнитопровода

	мм		кг/м3	Вт/кг		кГц	Тл	кГц			Тл
Ферриты	–	1	5·103	10	1	10	0,2	10	1,2	2,4	0,35

 

Таблица 2 — Показатели материала обмоток и геометрии для минимальной стоимости

Материал обмоток					Геометрия для минимальной стоимости
–	кг/м3	Ом·м	град	Вт/м2· град
					x	y	z						Б
0,35	8,8·103	2,1·10–8	50	10	0,3	2	0,7	0,3	4,6	4,6	4,3	5,2	1

 

Эскиз рассчитываемого чашечного трансформатора представлен на рис. 1.

 

 

Здесь для синусоидального напряжения к_ф = 1,11 и величина n₀ для трансформатора равна 0,5.

 

Получаем,

 

Сечение магнитопровода

 

 

Плотность тока