Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Самостійні роботи (електр.).doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1.56 Mб
Скачать

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ ТА

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ ТА РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

ім. академіка І.І.МАРТИНЕНКА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з виконання письмових самостійних робіт

з «Електроніки та мікросхемоптехніки» і

“Промислової електроніки”

(завдання, теоретичні передумови, приклади розрахунків,

довідкові матеріали)

Укладачі: доценти В.С.Пастушенко, М.В.Синявський, В.В.Концур, В.М.Решетюк

Київ

2010

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ №1

Спрощено розрахувати трансформатор (рис.1а) , первина напруга якого дорівнює U1 , а вторинні напруги та та відповідні струми – U21 , U211 , I21 та I211(дані приведено в таблиці №1).

Таблиця №1

№ п.п

U1

U21

U211

Перша група

Друга група

Третя група

I21

I211

I21

I211

I21

I211

1

220

4

42

1,8

0,8

1,2

1,8

1,5

1,3

2

220

5

41

1,7

0,9

1,1

1,7

1,6

1,3

3

220

6

40

1,6

1,0

1,0

1,6

1,7

1,3

4

220

7

39

1,5

1,1

0,9

1,5

1,8

1,3

5

220

8

38

1,4

1,2

0,8

1,4

1,7

1,0

6

220

9

37

1,3

1,3

0,7

1,3

1,6

1,0

7

220

10

36

1,2

1,3

0,6

1,2

1,5

1,0

8

220

11

35

1,1

1,3

0,5

1,1

1,4

1,0

9

220

12

34

1,0

1,3

1,8

1,0

1,3

1,2

10

230

13

33

0,9

1,4

1,7

0,9

1,2

1,2

11

230

14

32

0,8

1,4

1,6

0,8

1,1

1,2

12

230

15

31

0,7

1,4

1,5

0,7

1,0

1,2

13

230

16

30

0,6

1,4

1,4

0,6

1,0

1,8

14

230

17

29

0,5

1,5

1,3

0,7

1,0

1,8

15

230

18

28

1,8

1,5

1,2

0,8

1,0

1,8

16

230

19

27

1,7

1,5

1,1

0,9

0,9

1,8

17

230

20

26

1,6

1,5

1,0

1,0

0,9

1,3

18

230

21

25

1,5

1,6

0,9

1,1

1,0

1,3

19

230

22

24

1,4

1,6

0,8

1,2

1,1

1,3

20

230

23

23

1,3

1,6

0,7

1,3

1,2

1,3

21

380

24

22

1,2

1,6

0,6

1,4

1,3

0,9

22

380

25

21

1,1

1,7

0,5

1,5

1,4

0,9

23

380

26

20

1,0

1,7

0,4

1,6

1,5

0,9

24

380

27

19

0,9

1,7

1,8

1,7

1,6

0,9

25

380

28

18

0,8

1,7

1,7

1,8

1,7

1,4

26

380

29

17

0,7

1,8

1,6

0,9

1,8

1,4

27

380

30

16

0,6

1,8

1,5

0,8

0,9

1,4

28

380

36

15

0,5

1,8

1,4

0,7

0,8

1,4

СПРОЩЕНИЙ РОЗРАХУНОК ТРАНСФОРМАТОРІВ

+

+

При навантаженнях споживача декілька сотень ватів перетворення змінного струму в постійний вирішують за допомогою перетворювачів, структурну схему одного з яких приведено на рис.2.

Транс-

форма-тор

~U1

~U2

Випрям-

ляч

Ud

-

-

Р

Фільтр

Стабілі-затор

Udф

Udc

+

-

ис.2. Структурна схема перетворювача змінного струму в постійний.

Розглянемо перший елемент цієї схеми. Це трансформатор, який перетворює напругу U1 на U2 ( це може бути як пониження, так і підвищення напруги).

Для розрахунку трансформатора мають бути задані:

  • напруга живлення U1;

  • діючі напруги вторинних обмоток U21 , U211, … U2n;

  • діючі струми вторинних обмоток I21, I211, … I2n.

За результатами розрахунків знаходимо:

  • тип та розміри осердя (якщо це не задано);

  • кількість витків кожної обмотки W1, W21, W211, … W2n;

  • діаметр проводів кожної обмотки d1, d21, d211, … d2n.

Розрахунок виконуємо так:

  1. Визначаємо суму потужностей всіх вторинних обмоток при повному завантаженні

P2 = P21 + P211 + … + P2n (1)

При цьому потужність кожної обмотки дорівнює добутку IiUi.

  1. Потужність трансформатора визначають за формулою

P2

Pтр = ——— (2)

η

де η – к.к.д. трансформатора (для малопотужних трансформаторів η = 0,8).

Точніше η можна вибрати із таблиці 2.

Таблиця 2.

Орієнтовні значення деяких величин для розрахунку трансформаторів

Потужність трансформатора, ВА

Магнітна індукція,

Гс

———

Тс

К.К.Д.

Щільність струму, А/мм2

До 10

(6 ... 7)*103

——————

0,6 ... 0,7

0,60 ... 0,70

3,5 ... 4,0

10 ... 30

(7 ... 8)*103

——————

0,7 ... 0,8

0,70 ... 0,80

3,5 ... 4,0

30 ... 50

(8 ... 9)*103

——————

0,8 ... 0,9

0,80 ... 0,85

3,0 ... 3,5

50 ... 100

(9 ... 10)*103

——————

0,9 ... 1,0

0,85 ... 0,90

2,5 ... 3,0

До 100

(10 ... 12)*103

——————

1,0 ... 1,2

0,9

2,5 ... 3,0

  1. Вибираємо допустимі величини магнітної індукції В в осерді та щільність струму А в обмотках.

Для броньованих гарячекатаних сталей величину індукції можна вибрати за таблицею 2.

Для витих осердь із холоднокатаних сталей індукцію можна збільшити в 1,3 ... 1,6 разів. В трансформаторах підвищеної частоти індукцію вибирають до 5000 ... 6000 Гс для броньових та стрижньових осердь із штампованих пластин і до 6000 ... 8000 Гс – для витих осердь.

  1. Визначаємо необхідну площу перерізу осердя

аPпр

Sоc = 700 ———— [см2] , (3)

fB∆

де а – коефіцієнт, який дорівнює 4,5 ...5,5 для трансформаторів найменшої вартості та 2 ... 3 – для трансформаторів найменшої маси;

Ртр – потужність трансформатора, ВА;

f – частота мережі , Гц;

В – допустима магнітна індукція, Гс;

∆ – допустима щільність струму, А/мм2.

Для трансформаторів найменшої вартості при частоті f = 50Гц, В = 10000 Гс та ∆ = 3 А/мм2 формула 3 матиме вигляд.

Soc = 1,3 Pтр (4)

Поперечний переріз осердя із врахуванням коефіцієнта заповнення перерізу сталлю буде

Soc

S1oc = ———— (5)

Кз

Значення Кα в залежності товщини пластин визначають за таблицею 3.

Таблиця 3.

Товщина пластин, мм

0,50

0,35

0,20

0,10

Кα

0,92

0,86

0,75

0,65

Але частіше за все величину Кα приймають рівною 1, щоб спростити розрахунок.

  1. Визначаємо розміри осердя із умови, щоб S ос.фак ≥ S ос. (рис.3,4 і табл.4)

Рис.3.Пластини броньових магнітопроводів.

а – типу Ш та УШ; б – типу Я та УШ; в – нерозємна із зазором; г – те ж, без зазору.

Рис.4. Броньові магнітопроводи.

а - із пластин, з немагнітним зазором( для вихідного трансформатора однотактного каскаду); б – із таких же пластин, зібраних вперекришку ( для трансформатора двохтактного каскаду); в – із пластин із зазором (для трансформатора однотактного каскаду); г – із пластин зібраних вперекришку; д – стрічковий , роз’ємний із зазором; е – те ж, без зазору.

Таблиця 4.

Типові броньові магнітопроводи із пластин

Тип

Габаритні розміри

Sс,

см2

o, мм

ho,

см

м, см

в, см

A*105

L, мм

H, мм

B, мм

Ш 2,5х5

10

8,7

3,2

0,06

2,5

6,2

2,1

1,9

0,3

Ш 2,5х5

10

8,7

5,0

0,11

2,5

6,2

2,1

2,2

0,5

Ш 3х4

12

10,5

4,0

0,10

3,0

7,5

2,6

2,3

0,5

Ш 3х6,3

12

10,5

6,3

0,16

3,0

7,5

2,6

2,8

0,7

Ш 4х5

16

14

5,0

0,17

4,0

10,0

3,4

3,0

0,9

Ш 4х8

16

14

8,0

0,27

4,0

10,0

3,4

3,7

1,2

Ш 5х5

20

20

5,0

0,21

5,0

12,5

4,7

3,6

1,2

Ш 5х6,3

20

17,5

6,3

0,27

5,0

12,5

4,2

3,8

1,2

Ш 5х10

20

17,5

10,0

0,42

5,0

12,5

4,2

4,5

1,9

Ш 6х8

24

21

8,0

0,41

6,0

15,0

5,1

4,7

2,2

Ш 6х12,5

24

21

12,5

0,64

6,0

15,0

5,1

5,6

3,0

Ш 7х7

30

30

7,0

0,42

6,5

20

6,9

4,7

2,4

Ш 7х10

30

30

10

0,60

6,5

20

6,9

5,3

3,0

Ш 7х14

30

30

14

0,84

6,5

20

6,9

6,1

3,7

Ш 8х10

32

28

10

0,68

8

20

6,8

6,0

3,8

Ш 8х16

32

28

16

1,1

8

20

6,8

7,1

5,2

Ш 9х9

36

31

9

0,69

9

22,5

7,7

6,3

3,9

Ш 9х13

36

31

13

0,92

9

22,5

7,7

7,1

5,0

Ш 10х10*

36

31

10

0,9

6,5

18

5,7

5,8

4,4

Ш 10х10

40

35

10

0,9

10

25

8,5

6,9

5,4

Ш 10х12,5

40

35

12,5

1,1

10

25

8,5

7,4

6,1

Ш 10х15*

36

31

15

1,3

6,5

18

5,7

6,8

5,5

Ш 10х16

40

35

16

1,4

10

25

8,5

8,1

7,3

Ш 10х20*

36

31

20

1,8

6,5

18

5,7

7,8

6,2

Ш 10х20

40

35

20

1,8

10

25

8,5

8,9

8,4

Ш 12х12

36

30

12

1,3

6

18

6,7

6,5

4,4

Ш 12х12*

44

38

12

1,3

8

22

6,7

7,0

7,0

Ш 12х12

48

30

12

1,3

12

18

7,6

8,5

5,8

48

42

12

1,3

12

30

10,3

8,5

7,3

Ш 12х16

42

42

16

1,7

9

30

9,7

8,3

8,2

48

30

16

1,7

12

18

7,6

9,3

7,1

48

42

16

1,7

12

30

10,3

9,3

9,0

Ш 12х18

36

30

18

1,8

6

18

6,7

7,7

5,4

Ш 12х18*

44

38

18

1,8

8

22

6,7

8,2

8,6

Ш12х20

42

42

20

2,2

9

30

9,7

9,1

9,7

48

30

20

2,2

12

18

7,6

10

8,2

48

42

20

2,2

12

30

10,3

10

10

Ш 12х24

36

30

24

2,6

6

18

6,7

8,9

6,0

Ш 12х24*

44

38

24

2,6

8

22

6,7

9,4

9,8

Ш 12х25

42

42

25

2,7

9

30

9,7

10

10

48

30

25

2,7

12

18

7,6

11

9,4

48

42

25

2,7

12

30

10,3

11

12

Ш 12х32

42

42

32

3,5

9

30

9,7

11,4

12

Продовження табл.4

48

30

32

3,5

12

18

7,6

12,5

11

48

42

32

3,5

12

30

10,3

12,5

14

Ш 14х14

42

35

14

1,8

7

21

7,8

7,6

6,2

50

43

14

1,8

9

25

7,9

8,2

9,1

Ш 14х21

42

35

21

2,7

7

21

7,8

9

7,6

50

43

21

2,7

9

25

7,9

9,6

11

Ш 14х28

42

35

28

3,6

7

21

7,8

10,4

8,8

50

43

28

3,6

9

25

7,9

11

13

Ш 15х19

64

49

19

2,6

13

27

8,3

11

16

Ш 15х30

64

49

30

4,1

13

27

8,3

13,3

19

Ш 16х16

48

40

16

2,3

8

24

8,9

8,6

8,4

Ш 16х16*

56

48

16

2,3

10

28

9

9,3

13

Ш 16х16

64

40

16

2,3

16

24

10,5

11

11

64

56

16

2,3

16

40

13,7

11

15

Ш 16х20

64

40

20

2,9

16

24

10,5

12

14

64

56

20

2,9

16

40

13,7

12

18

Ш 16х24

48

40

24

3,5

8

24

8,9

10,2

10

Ш 16х24*

56

48

24

3,5

10

28

9

10,9

16

Ш 16х25

64

40

25

3,6

16

24

10,5

13

16

64

56

25

3,6

16

40

13,7

13

21

Ш 16х32

48

40

32

4,6

8

24

8,9

11,8

11

Ш 16х32*

56

48

32

4,6

10

28

9

12,5

19

Ш 16х32

64

40

32

4,6

16

24

10,5

14,3

19

64

56

32

4,6

16

40

13,7

14,3

25

Ш 16х40

64

40

40

5,8

16

24

10,5

16

21

64

56

40

5,8

16

40

13,7

16

28

Ш 18х18

54

45

18

2,9

9

27

10

20

11

Ш 18х27

54

45

27

4,4

9

27

10

11,6

14

Ш 18х36

54

45

36

5,8

9

27

10

13,4

16

Ш 19х19*

67

57

19

3,2

12

33

10,6

11

19

Ш 19х19

75

68

19

3,2

17

46

14,3

11

28

Ш 19х28*

67

57

28

4,9

12

33

10,6

12,8

24

Ш 19х28

75

68

28

4,9

17

46

14,3

12,8

37

Ш 19х38*

67

57

38

6,5

12

33

10,6

14,8

27

Ш 19х38

75

68

38

6,5

17

46

14,3

14,8

43

Ш 20х20

60

50

20

3,6

10

30

11

11

14

65

65

20

3,6

12

45

14,6

12

21

80

50

20

3,6

20

30

13

14

23

80

70

20

3,6

20

50

17

14

30

Ш 20х25

80

50

25

4,5

20

30

13

15

27

80

70

25

4,5

20

50

17

15

35

Ш 20х27

65

65

27

4,9

12

45

14,6

13,4

25

Ш 20х30

60

50

30

5,4

10

30

11

13

18

Ш 20х32

80

50

32

5,7

29

30

13

16

33

80

70

32

5,7

20

50

17

16

43

Ш 20х40

60

50

40

7,2

10

30

11

15

20

65

65

40

7,2

12

45

14,6

16

31

80

50

40

7,2

20

30

13

18

38

80

70

40

7,2

20

50

17

18

45

Ш 22х22

66

55

22

4,4

11

33

12,3

12

23

Ш 22х22*

67

78

22

4,4

14

39

12,4

13

27

Продовження табл.4

Ш 22х33

66

55

33

6,6

11

33

12,3

14

30

Ш 22х33*

67

78

33

6,6

14

39

12,4

15

36

Ш 22х44

66

55

44

8,8

11

33

12,3

16,4

35

Ш 22х44*

67

78

44

8,8

14

39

12,4

17,4

40

Ш 25х25

100

63

25

5,6

25

37

16,4

17,4

40

100

88

25

5,6

25

62

21,4

17,4

50

Ш 25х32

100

88

32

7,2

25

62

21,4

19

60

Ш 25х40

100

63

40

9

25

37

16,4

21

55

100

88

40

9

25

62

21,4

21

70

Ш 26х26*

94

81

26

6,2

17

47

14,7

15,4

40

Ш 26х39*

94

81

39

9,3

17

47

14,7

18

50

Ш 26х52*

94

81

52

12,4

17

47

14,7

21

57

Ш 28х28

84

70

28

7

14

42

15,6

15,4

40

Ш 28х42

84

70

42

11

14

42

15,6

18

50

Ш 30х30*

106

91

30

8

19

53

17

17,6

60

Ш 30х45*

106

91

45

12

19

53

17

20,6

75

Ш 30х60*

106

91

60

16

19

53

17

23,6

90

Ш 32х32

128

80

32

9,3

32

48

21

23

70

128

112

32

9,3

32

80

27,4

23

90

Ш 32х40

128

80

40

11,5

32

48

21

24

80

128

112

40

11,5

32

80

27,4

24

100

Ш 32х50

128

80

50

14,4

32

48

21

26

90

128

112

50

14,4

32

80

27,4

26

120

У випадку, коли товщину набору беруть нестандартну, бажано, щоб у поперечний переріз осердя був близький до квадрата: це спрощує намотування обмотки.

  1. Визначаємо число витків обмоток за формулою

2,2 * 107 * U

W = ———————— (6)

f * B * Soc.фак.

При частоті f = 50 Гц та В = 10000 Гс ця формула значно спрощується і має вигляд.

45

W = ———— * U (7)

Soc.фак.

Величина:

45

W0 = ———— (8)

Soc.фак.

є число витків обмотки , що припадають на 1В напруги, тому число витків обмотки визначають так.

W = W0 * U. (9)

Потрібно знати, що число витків вторинних обмоток, одержаних за формулами 7 або 9, потрібно збільшити на 5%, щоб врахувати втрати напруги в обмотках.

  1. Визначаємо діаметр проводів обмоток за формулою.

I

d = 1,13 ———— [мм] , (10)

При ∆ = 3 А/мм2 ця формула буде такою.

d = 0,8 I [мм] , (11)

Одержаний діаметр провода потрібно збільшити до більшого стандартного (таблиця 5).

Таблиця 5.

Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки.

Діаметри

провода

без

ізоляції,

мм

ПЕЛ

ПЕВ-2

ПЕЛБО

ПЕЛШО

ПБО

ПБД

ПСД

Прийнятий

коефіцієнт

заповнення

0,05

9460

-

-

2365

-

-

-

0,4

0,06

7990

5550

-

2293

-

-

-

0,45

0,07

6910

5000

-

2217

-

-

-

0,5

0,08

5750

4285

-

2030

-

-

-

0,52

0,09

4980

3815

-

1900

-

-

-

0,55

0,10

4160

3545

-

1854

-

-

-

0,6

0,11

3545

3058

-

1660

-

-

-

0,6

0,12

3190

2882

-

1625

-

-

-

0,65

Продовження табл.5

0,13

2880

2538

-

1472

-

-

-

0,65

0,14

2535

2247

-

1363

-

-

-

0,65

0,15

2245

1797

-

1224

-

-

-

0,65

0,16

2155

1792

-

1210

-

-

-

0,70

0,17

1935

1585

-

1120

-

-

-

0,70

0,18

1750

1442

-

1032

-

-

-

0,70

0,19

1695

1412

-

1026

-

-

-

0,75

0,20

1450

1297

688

831

777

458

-

0,75

0,21

1355

1200

648

777

730

442

-

0,75

0,23

1150

950

575

688

648

403

-

0,75

0,25

1053

886

552

653

612

394

-

0,8

0,27

828

778

412

552

500

320

-

0,8

0,29

734

691

376

500

453

296

-

0,8

0,31

654

613

346

430

412

274

264

0,8

0,33

583

553

320

394

378

254

245

0,8

0,35

556

501

314

382

367

253

243

0,85

0,38

481

437

270

340

326

228

221

0,85

0,41

419

382

243

302

291

207

201

0,85

0,44

353

340

221

270

261

189

183

0,85

0,47

314

302

198

242

235

173

168

0,85

0,49

298

287

193

233

226

167

163

0,87

0,51

277

259

182

212

212

158

153

0,87

0,53

259

241

172

199

199

149

139

0,87

0,55

241

226

163

188

188

143

132

0,87

0,57

226

212

154

177

177

135

126

0,87

0,59

212

199

146

167

167

129

120

0,87

0,62

200

189

140

159

159

124

116

0,9

0,64

189

173

133

151

151

118

111

0,9

0,67

173

159

124

140

140

111

104

0,9

0,69

164

151

118

133

133

106

99

0,9

0,72

147

140

106

121

121

97

91

0,9

0,74

140

130

101

116

116

93

88

0,92

0,77

133

124

97

110

110

90

85

0,92

0,80

124

115

92

103

103

85

79

0,92

0,83

115

108

86

97

97

79

75

0,92

0,86

108

101

81

92

92

79

72

0,92

0,90

99

93

75

85

85

71

67

0,92

0,93

93

88

72

79

79

67

63

0,92

0,96

88

81

68

75

75

63

60

0,92

1,00

81

75

61

70

70

55

55

0,93

1,04

74

70

57

64

64

52

52

0,93

1,08

69

65

54

60

60

49

49

0,93

Примітки: 1.Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки проводів марок ПЕВ-1, ПЕЛР-1, ПЕВТЛ-1 та ПЕТ таке ж, як і для проводу ПЕЛ.

2.Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки проводів марок ПЕЛУ, ПЕЛР-2, ПЕТВ, ПЕТВ-1 та ПЕТВ-2 таке ж, як і для проводу ПЕВ-2.

  1. Визначаємо чи розміститься обмотка у вікні котушки

W1 W21 W211 W2n

Sвікн = ——— + ——— + ——— + … + ——— ≤ Sвікн.фак. (12)

WW1 W11 W n

де Wт , W1 , W11 – практичне число витків щільної намотки провода відповідного діаметра на 1 см2 перерізу вікна котушки ( табл. 5).