Курсовая по однофазному трансформатору

Цель курсовой работы

Разработать алгоритм проектирования и принципиальную схему однофазного трансформатора.

Исходные данные

U₁ = 220 В – входное напряжение;

U₂ = 24 В – выходное напряжение;

Р = 2 кВт – мощность трансформатора;

f = 50 Гц – частота;

μ_a = 5*10^-3 – абсолютная магнитная проницаемость электротехнической стали марки ЭИ-200 [1];

ρ = 0,0175 – удельное сопротивление меди [2]

Расчет трансформатора

• Исходя из заданных условий величины напряжения и мощности, вычисляется сила тока для каждой из обмоток по формуле [3]

Для первичной обмотки:

Для вторичной обмотки:

• Выбрана Ш-образная форма сердечника. Зная мощность трансформатора, определяется площадь поперечного сечения сердечника [3]

• Количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения, определяется сечением рабочего керна сердечника по формуле [3]

где:

w – количество витков на 1 вольт;

k – коэффициент, определяемый свойствами сердечника;

S – площадь поперечного сечения сердечника, см²

Из приведенной формулы видно, что чем меньше коэффициент k, тем меньше витков будут иметь обмотки трансформатора. Однако произвольно коэффициент k выбирать нельзя. Его значение обычно лежит в пределах от 35 до 60. Для Ш–образного сердечника k = 50. Тогда:

• Зная необходимое напряжение каждой обмотки и количество витков на 1 вольт, легко определить количество витков обмотки [3]

Число витков в первичной обмотке на 220 В:

Число витков во вторичной обмотке на 24 В:

Для компенсации потери напряжения в проводах обмоток нужно увеличить число витков вторичной обмотки на 5–10 % [4]. Тогда

• Для расчета площади поперечного сечения провода надо знать величину тока и допустимую плотность тока. Допустимая плотность тока для медного провода . Формула для сечения провода [2]

Для первичной обмотки:

Для вторичной обмотки:

Из таблицы 20 ГОСТ 31996–2012 берутся ближайшие большие значения для площади проводов

• Для вычисления диаметра провода используется формула площади круга [5]

S – площадь поперечного сечения провода, мм²

Для провода площадью :

Для провода площадью :

• Определение длины медного провода [3]

где:

П – периметр поперечного сечения сердечника, см, вычисляется по формуле

– приблизительная ширина рабочего керна сердечника, вычисляется по формуле

S – площадь поперечного сечения сердечника, см²

– толщина пакета, см, вычисляется по формуле

Находим и , а затем П

Для первичной обмотки:

Для вторичной обмотки:

• Определение длины сердечника [3]

Предположим длину сердечника в пределах 5<l_серд<7 см

d – диаметр медного провода, см

• Определение индуктивности катушки [2]

S – площадь поперечного сечения сердечника, м

• Определение индуктивного сопротивления [2]

• 

l – длина медного провода, м

d – диаметр медного провода, ммПроверка размерностей:

Для первичной обмотки:

Для вторичной обмотки:

• Определение реактивного сопротивления [2]

• Вычисли коэффициент нагрузки [6]

где:

P_сп – суммарные потери мощности, Вт

P_ном – номинальная мощность, Вт

Спецификация

N	Наименование	Материал	Ток	Площадь	Витки	Диаметр	Длина
1	Сердечник	Сталь ЭИ-200	–	53,67 см2	–	–	7 см
2	1-я обмотка	Медь	9,09 А	4 мм2	205	2,26 мм	6158,2 см
3	2-я обмотка	Медь	83,33 А	35 мм2	23	6,68 мм	690,92 см

N	Наименование	Индуктивность	Индуктивное сопротивление	Активное сопротивление	Реактивное сопротивление
1	Сердечник	16,11 Гн	5061 Ом	–	–
2	1-я обмотка	–	–	0,269 Ом	24,2 Ом
3	2-я обмотка	–	–	0,003 Ом	0,3 Ом

Вывод

Разработан алгоритм проектирования и принципиальная электрическая схема однофазного трансформатора для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Список использованной литературы

1. Дружинин В.В. «Магнитные свойства электротехнической стали». Изд. 2-е, перераб. – Москва, «Энергия», 1974.

2. Кузнецов М.И. «Основы электротехники». Изд. 9-е, исправ. – Москва, «Высшая школа», 1964.

3. Никитин В.А. «Как рассчитать и изготовить силовой трансформатор». Москва, «ДОСААФ СССР», 1984.

4. Дьяков В.И. «Типовые расчеты по электрооборудованию». Изд. 7-е, перераб. и доп. – Москва, «Высшая школа», 1991.

5. Атанасян Л.С. и др. «Геометрия. 7 - 9 классы.» Изд. 20-е – Москва, «Просвещение», 2010.

6. Ю. М. Борисов, Д. Н. Липатов, Ю. Н. Зорин. Электротехника. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: «Энергоатомиздат», 1985.

8