Чернышева Т.И. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152099), страница 13
Текст из файла (страница 13)
ГОСТ 2.106–96 ЕСКД. Текстовые документы;13. ГОСТ 2.109–73. ЕСКД. Основные требования к чертежам;14. ГОСТ 2.114–95. ЕСКД. Технические условия;15. ГОСТ 2.201–80. ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов;16. ГОСТ 2.301–68. ЕСКД. Форматы;8017. ГОСТ 2.415–68. ЕСКД. Правила выполнения чертежей изделий с электрическими обмотками;18. ГОСТ 2.416–68. ЕСКД. Условные изображения магнитопроводов;19. ГОСТ 2.705–70.
ЕСКД. Правила выполнения электрическихсхем обмоток и изделий с обмотками;20. ГОСТ 7.1–2003. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления;21. ГОСТ 7.32–2001. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу.
Отчет о научно-исследовательскойработе. Структура и правила оформления;22. СТП ТГТУ 07–97. Стандарт предприятия. Проекты (работы)дипломные и курсовые. Правила оформления.81ПРИЛОЖЕНИЯА. ПРИМЕР РАСЧЕТА ОДНОСЛОЙНОЙ КАТУШКИИНДУКТИВНОСТИ С МАКСИМАЛЬНОЙ ДОБРОТНОСТЬЮСпроектировать катушку индуктивности с параметрами:− индуктивность 1 мкГн ± 2%;− диаметр каркаса 1 см;− частота 15 МГц.Находим оптимальный диаметр провода, учитывая, что для одноlслойной катушки D0 ≅ D . Пусть= 1 , тогда l = 1, D0 = 1 см.DПо графику (рис. 5), находим вспомогательный коэффициентS = 0,53 .По формуле (16) находим коэффициент p1 :p12 =1 ⋅ 0,53213= 0,2809,p1 = 0,53.По формуле (17) определяем коэффициент α1 :α1 =15 ⋅ 106= 5,34 ⋅ 107.0,2809По графику (рис.
6) находим коэффициент β1 = 0,18 .По формуле (19) определяем оптимальный диаметр провода d опт :d опт =0,18= 0,339 мм.0,53Обмотку выполняем из медного посеребренного неизолированного провода d = 0,34 мм.Определяем число витков катушки. По графику (рис. 3), определяем коэффициент L0 = 6,8 .По формуле (10) находим число витков N :N=1031= 12.6,8 ⋅ 1Проверяем возможность размещения полученного числа витковна принятой длине обмотки.82Из формулы (4) находим шаг намотки τ :l10== 0,91 мм.N − 1 12 − 1Так как τ > d , обмотку можно разместить на каркасе принятыхразмеров.По таблицам 2 и 3 находим коэффициенты A и B : A = −0,49 иB = 0,28 .По формуле (11) уточняем величину индуктивности:τ=Lш = 1 − 2 ⋅ 3,14 ⋅ 12 ⋅ 1 ⋅ (− 0,49 + 0,28) ⋅ 10−3 = 1,0158 мкГн.Так как разница между заданным и полученным при расчете значением индуктивности составляет 1,58%, число витков можно неуточнять.Определяем собственную емкость катушки.
По таблице 4 определяем k1 = 0,49По формуле (12) определяем C0 :C0 = 0,49 ⋅ 1 = 0,49 пФ.Полагая, что обмотка будет выполняться на гладком каркасе:C0 д = 0,35 ⋅ 0,49 ≅ 0,1715 пФ.Определим добротность катушки. По формуле (26) определяем z:z = 0,1 ⋅ 0,034 ⋅ 15 ⋅ 106 = 13,2 .Так как z > 5 , то для нахождения сопротивления провода катушки току высокой частоты можно воспользоваться формулой (28):rf =0,525 ⋅ 1 ⋅ 12 ⋅ 15 ⋅ 10 −3= 0,72 Ом.0,034По формуле (29) находим сопротивление потерь в диэлектрикесобственной емкости, полагая, что каркас выполнен из пресс-порошкаК-211-2 ( tg δ = 0,01 ):rд = 250 ⋅ 0,1715 ⋅ 0,01 ⋅ 12 ⋅ 152 ⋅ 10 −6 = 0,000096 Ом.Так как rд << r f , то влияние rд в данном случае можно не учитывать.Добротность катушки определяем по формуле (14):Q=2 ⋅ 3,14 ⋅ 15 ⋅ 106 ⋅ 1 ⋅ 10 −6= 131 .0,7283Б.
РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРАРассчитаем конструкцию понижающего маломощного трансформатора.Исходные данные для расчета:− напряжение питающей сети U1, B: U1 = 220;− частота питающей сети f, Гц: f = 50;− напряжение вторичной обмотки U2, B: U2 = 12;− ток вторичной обмотки I2, A: I2 = 2.Определим мощность, снимаемую со вторичных обмоток трансформатора по формуле (37):P2 = U 2 I 2 = 12 ⋅ 2 = 24 Вт.Применим ленточную броневую конструкцию магнитопровода изхолоднокатаной стали, так как она обладает малыми удельными потерями и лучшими магнитными свойствами.Из [3] выбираем для трансформатора ленточный броневой сердечник и выписываем его конструкционные параметры.Конструкционные параметры применяемого сердечника приведены в табл.
Б1.Конструкция сердечника приведена на рис. Б1.Рис. Б1. Конструкция ленточного броневого сердечника:H – высота магнитопровода; h – высота окна магнитопровода;a – ширина ярма магнитопровода; c – ширина окна магнитопровода;D – длина магнитопровода; b – толщина магнитопровода84Б1. Конструкционные параметры применяемого сердечникаТипсердечникаa,ммс,ммD,ммh,ммH,ммb,ммsc,см2lc,смGc,гs0,см2lм,смШЛ16×25816644056253,5013,63906,413,30По таблице 8 находим значение индукции в сердечнике Bm, Тл.Для трансформаторной стали марки Э-310, толщиной 0,35 мм –Bm = 1,4 Тл. В рабочем режиме индукция в магнитопроводе и напряженность магнитного поля несколько меньше, чем в режиме холостогохода.По таблице 3 выбираем плотность тока в обмотках δ, A/мм2.Для первичной обмотки δ = 2,15 A/мм2.Для вторичной обмотки δ = 2,15 A/мм2.Плотность тока влияет на количество тепловой энергии, выделяемой в обмотках.
Если требования теплового режима не выполняются,возможно уменьшение плотности тока в обмотках, что требует увеличения диаметра провода, в результате чего существует опасность, чтообмотка вместе с необходимыми изоляционными материалами не разместится в окне магнитопровода.По таблице 10 находим падение напряжения на обмотках трансформатора ∆U, %.Для первичной обмотки ∆U1 = 6 %.Для вторичной обмотки ∆U2 = 6 %.Определим число витков первичной обмотки по формуле (38):6 4 ∆U1 4U11 −220 ⋅ 1 −1010100 100 == 1901 вит.w1 = 4,44 fBm sc4,44 ⋅ 50 ⋅ 1,4 ⋅ 3,50Определим число витков вторичной обмотки по формуле (39):6 4 ∆U 2 4U 2 1 +12 ⋅ 1 + ⋅ 10 ⋅ 10100 100 w2 = == 116,9 ≈ 117 вит.4,44 fBm sc4,44 ⋅ 50 ⋅ 1,4 ⋅ 3,50Определим индукцию в сердечнике при работе трансформаторана холостом ходу по формуле (40):6 ∆U1 B0 m = Bm 1 + = 1,4 ⋅ 1 + = 1,484 Тл.100 100 85Потери в стали складываются из потерь на перемагничивание ина вихревые токи.
По графику на рис. 4 определяем удельные потери встали при работе трансформатора на нагрузку Pс.уд.нагр, Вт/кг и на холостом ходу Pс.уд.хх, Вт/кг при соответствующих индукциях в сердечникетрансформатора:− для работы под нагрузкой Pс.уд.нагр = 2,5 Вт/кг;− для работы на холостом ходу Pс.уд.хх = 2,762 Вт/кг.Определим потери в стали при работе трансформатора на нагрузку по формуле (41):Pc.нагр = Рс.уд.нагрGc = 2,5·0,390 = 0,975 Вт.Определим потери в стали при работе трансформатора на холостом ходу по формуле (41):Pc.хх = Рс.уд.ххGc = 2,762·0,390 = 1,077 Вт.Определим составляющую тока первичной обмотки, зависящуюот токов вторичных обмоток, по формуле (43):I1′a = I 2U212= 2⋅= 0,109 А.U1220По таблице 5 определим значение коэффициента k, необходимоедля ориентировочного расчета значения тока первичной обмотки:k = 1,75.Определим ориентировочное значение тока первичной обмоткипо формуле (44):I1 = kI1′a = 1,75 ⋅ 0,109 = 0,191 А.Потери в меди обусловлены падением напряжения в обмотках.Определим потери в меди всех обмоток по формуле (45):Pм =∆U1∆U 266U1I1 +U 2 I1 =⋅ 220 ⋅ 0,191 +⋅ 12 ⋅ 2 = 3,961 Вт.100100100100Определим составляющую тока первичной обмотки, зависящуюот потерь в трансформаторе, по формуле (46):I1′′a =Pс.нагр + РмU1=0,975 + 3,961= 0,0246 А.220Определим полную активную составляющую тока первичной обмотки по формуле (47):I1a = I1′a + I1′′a = 0,109 + 0,0246 = 0,133 А.86По графику на рис.
5 определим напряженность магнитного поля,необходимую для создания в сердечнике индукции 1,4 Тл и 1,484 Тлпри работе трансформатора на нагрузку и при холостом ходе соответственно:− напряженность магнитного поля при работе на нагрузкуawнагр = 4,6 А·В/см;− напряженность магнитного поля при холостом ходеawхх = 5,4 А·В/см.Определим реактивную составляющую тока первичной обмоткипри работе на нагрузку по формуле (48):Ip =awнагрlcw1=4,6 ⋅ 13,6= 0,033 А.1901Определим реактивную составляющую тока первичной обмоткипри работе на холостом ходу по формуле (49):I0 p =awxx lc 5,4 ⋅ 13,6== 0,038 А.w11901Определим полный ток первичной обмотки по формуле (50):I1 = I12a + I p2 = 0,1332 + 0,0332 = 0,137 А.Так как полученное значение тока первичной обмотки отличаетсяот ориентировочно определенного по формуле (44), зададимся значением тока первичной обмотки I1 = 0,137 А.
Проведем повторные вычисления потерь в меди, составляющей тока первичной обмотки, зависящей от потерь в трансформаторе, полной активной составляющейтока первичной обмотки и полного тока первичной обмотки.По формуле (45) определим потери в меди всех обмоток:Pм =∆U1∆U 266U1I1 +U 2 I1 =⋅ 220 ⋅ 0,137 +⋅ 12 ⋅ 2 = 3,248 Вт.100100100100По формуле (46) определим составляющую тока первичной обмотки, зависящую от потерь в трансформаторе:I1′′a =Pс.нагр + РмU1=0,975 + 3,248= 0,019 А.220По формуле (47) определим полную активную составляющую тока первичной обмотки:I1a = I1′a + I1′′a = 0,109 + 0,019 = 0,128 А.87По формуле (50) определим полный ток первичной обмотки:I1 = I12a + I p2 = 0,1282 + 0,0332 = 0,132 А.Определим активную составляющую тока холостого хода поформуле (51):I 0a =Pc.уд.ххU1=2,762= 0,0125 А.220Определим ток холостого хода по формуле (52):I1 = I 02a + I 02p = 0,01252 + 0,0382 = 0,040 А.Определим диаметр провода для первичной обмотки по формуле (53):d1 = 1,13I10,132= 1,13= 0,28 мм.δ12,15Определим диаметр провода для вторичной обмотки по формуле (53):d 2 = 1,13I22= 1,13= 1,089 мм.δ22,15В качестве обмоточных проводов используем провод марки ПЭЛ,провод с эмалевой лакостойкой изоляцией ТУ 16-705.459–87 с допустимой температурой эксплуатации не более 105 °С, нагревостойкостькласса А.
Полученные расчетные значения диаметров округляем вбольшую сторону по ряду стандартных по [3] и из [6, прил. 4], тогда:− для первичной обмотки d1 = 0,29 мм;− для первичной обмотки d2 = 1,12 мм.Основные параметры обмоточных проводов приведены в табл. Б2.Б2. Основные параметры обмоточных проводов88d, ммSn, мм2Вес 1 м,без изоляции, гdиз, мм0,291,120,06600,98520,5899,040,331,19В качестве каркаса для намотки проводов применяем гильзу. Принамотке слой провода не должен доходить до края гильзы на расстояние от 1,5 до 2,5 мм, что защищает провод обмотки от механическогоповреждения и снижает опасность «сползания» крайних витков, приэтом у каждой последующей обмотки ширину уменьшают по отношению к предыдущей от 0,5 до 1 мм.Определим длину каркаса по формуле (54) при высоте окнаh = 40 мм:hк = h – 0,5 = 40 – 0,5 = 39,5 мм.Найдем ширину намотки для первой обмотки по формуле (55)при ширине концевой изоляции для первой намотки hиз1 = 1,5 мм:hн1 = hк – 2hиз1 = 39,5 – 2·1,5 = 36,5 мм.Найдем ширину намотки для второй обмотки по формуле (56) приширине концевой изоляции для второй намотки hиз2 = 1 мм:hн2 = hн1 – 2hиз2 = 36,5 – 1 = 35,5 мм.По таблице 12 определим значение коэффициента неплотностиукладки провода.Для первичной обмотки ky1 = 1,05.Для вторичной обмотки ky1 = 1,04.Определим число витков в одном слое для первичной обмотки поформуле (57):wс1 =hн136,5== 105,3 ≈ 106 вит.d из1k y1 0,33 ⋅ 1,05Определим число витков в одном слое для вторичной обмотки поформуле (57):wс 2 =hн235,5== 28,68 ≈ 29 вит.d из2k y 2 1,19 ⋅ 1,04Определим число слоев для первичной обмотки по формуле (58):nс1 =w1 1901== 17,9 ≈ 18 .wc1 106Определим число слоев для вторичной обмотки по формуле (58):nс 2 =w2 117==4.wc2 2989Применяем цилиндрическую конструкцию катушки, обмоткирасполагаются концентрически одна над другой.Определим величину испытательного напряжения для трансформатора по формуле (59):Uисп = 1000 + 2·(U1 + U2) = 1000 + 2·(220 + 12) = 1464 Вт.Выбираем марку и толщину изоляционных материалов.К материалам трансформаторов предъявляются требования длительного сохранения свойств при высоких температурах, малой толщины, для обеспечения высокого коэффициента заполнения окна медью, хорошей впитываемости пропиточных материалов, эластичности,сохранения свойств при изгибах.Толщина изоляции определяется механической и электрическойпрочностью в зависимости от испытательного напряжения.Наименьшую толщину изоляции между обмотками, необходимуюдля получения достаточной электрической прочности, определяем из[1].Между слоями обмотки прокладывается один или несколько слоев изолирующей бумаги, что предохраняет обмотку от межвитковыхпробоев и облегчает процесс намотки, удерживая провод от сползания.В качестве изоляционных прокладок между слоями и группамислоев в трансформаторах применяют пропиточную бумагу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
