08 Диссертация (1221745), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Максимальное значение индукции в магнитопроводе для стали 3413,выберем равной при U 2 max = 120 В, B m = 1,5 Тл6. Число витков первичной обмоткиW1 =U1max470== 371,42 ;4.44 ⋅ f ⋅ B m ⋅ Sa 4,44 ⋅ 50 ⋅ 1,5 ⋅ 0,0038(2.4)где f - частота питающей сети, B m - магнитная индукция, Sa - активноесечение магнитопровода. Принимаем W1 = 372 витка.367. Число витков вторичной обмоткиW2 =W1 372== 116 .k3,2(2.5)8. Число витков на слой для обмоток8.1 Выбираем марку провода из сортамента применяемых на предприятиипроводов:S1 =I1н3,2== 0,88 мм2;2⋅ j 2⋅3(2.6)Где I1н - номинальный ток первичной обмотки, j - плотность тока вобмотках. Для первичной обмотки выберем провод ПЭВ-2 (S1=0.90 мм2),S1 = 0,90 мм2Диаметр провода с учетом изоляции d1 = 0,78 ⋅ 10 −3 мS2 =I 2н 3,2== 1,66 ;j3(2.7)Для вторичной обмотки выбираем провод прямоугольного сечения ПСД( S2 = 1,7 мм2).Диаметр провода с учетом изоляции d 2 = 1,55 ⋅ 10 −3 м.8.2 Число витков на слой намотки первичной обмотки (коэффициентзаполнения примем 1.1)Ws1 = −1 +ln0,184= −1 += 213,45 ;d1 ⋅ 1.10,78 ⋅ 10 −3 ⋅ 1,137(2.8)где l n - длина намотки d1 - диаметр провода с учетом изоляции.Принимаем 213 витков на слой.Число слоев первичной обмоткиns1 =W1 372== 1,75 ;Ws1 213(2.9)Принимаем ns1 = 2 .Число витков на слой намотки вторичной обмоткиWs 2 = −1 +ln0,184= −1 += 106,91;d 2 ⋅ 1.11,55 ⋅ 10 −3 ⋅ 1,1(2.10)где d 2 - диаметр провода с учетом изоляции.Число слоев вторичной обмоткиns 2 =W2 116== 1,83;Ws 2 107(2.11)Принимаем, ns 2 = 2 .Таблица 2.3 – Расчет толщины изоляции катушкиНаименованиеЭлектрокартон ЭВ-0.51-й слой W1Слой ленты ЛСЭК-0.1 сТолщина,ТолщинаОбщаяммслоёв, ммтолщина, мм0,5211,58111,5810,120,2перекрытием 1\238Наименование2-й слой W1Толщина,ТолщинаОбщаяммслоёв, ммтолщина, мм1,58111,5810,120,21,58111,5810,120,21,58111,5810,160,61,58111,5810,160,61-й слой W23,9613,96Слой ленты ЛСЭК-0.1 с0,120,22-й слой W23,9613,963 слоя ленты ЛСЭК-0.1 с0,160,60,120,20,120,2Слой ленты ЛСЭК-0.1 сперекрытием 1\23-й слой W1Слой ленты ЛСЭК-0.1 сперекрытием 1\24-й слой W13 слоя ленты ЛСЭК-0.1 сперекрытием 1\2Слой провода экрана3 слоя ленты ЛСЭК-0.1 сперекрытием 1\2перекрытием 1\2перекрытием 1\21 слой ленты ЛЭС-0,1 сперекрытием 1\2ЛЭС-0,1понаружнойповерхностиИтого19,825С учетом коэффициента запаса суммарная толщинаb = 19,825 ⋅ 1,2 = 23,79 мм.39(2.12)Диаметр катушки:D к = D ⋅ 2 ⋅ b ⋅ 10 −3 = 0,139 мм.(2.13)Расстояние между осями стержней примерно равно 146 мм, то есть, междупроектируемыми катушками будет зазор равный:δ = 0,146 − D к = 0,146 − 0,139 = 0,007 м.(2.14)Ширина стали магнитопровода b s = 0,06 м9.

Поверхность охлаждения катушки (не учитывается площадь подмагнитопроводом)Sк = π ⋅ D к ⋅ h к − h к ⋅ b s =(2.15)= 3,14 ⋅ 0,139 ⋅ 0,2 − 0,2 ⋅ 0,06 = 0,075 мм.210. Расчет длин проводов обмоток10.1 Первичная обмотка1-й слой: Диаметр средней линииD ср11 = D + 0,002 + d1 = 0.0915 + 0,002 + 0,00078 = 0,0943 м.(2.16)Длина по средней линии виткаl ср11 = D ср11 ⋅ π = 0,296 м.(2.17)Длина проводаlm11 = l ср11 ⋅ Ws1 = 0,296 ⋅ 213 = 63,05 м.40(2.18)2-й слой:D ср 21 = D ср11 + 0,0004 + d1 =(2.19)= 0.0943 + 0,0004 + 0,00078 = 0,09548 м;l ср 21 = D ср 21 ⋅ π = 0,299 м;(2.20)lm 21 = l ср 21 ⋅ Ws1 = 0,299 ⋅ 213 = 63,85 м.(2.21)3-й слой:(2.22)D ср31 = D ср 21 + 0,0004 + d1 == 0.09548 + 0,0004 + 0,00078 = 0,097 м;l ср31 = D ср31 ⋅ π = 0,304 м;lm 31 = l ср31 ⋅ Ws1 = 0,304 ⋅ 213 = 64,64 м.(2.23)(2.24)4-й слой:D ср 41 = D ср31 + 0,0004 + d1 =(2.25)= 0.097 + 0,0004 + 0,00078 = 0,098 м;l ср 41 = D ср 41 ⋅ π = 0,0308 м;lm ср 41 = l ср 41 ⋅ ( W1 − ⋅Ws1 ⋅ (ns1 − 1)) =(2.26)(2.27)= 0,0308 ⋅ (371 − 213 ⋅ (2 − 1)) = 4,86 м.Суммарная длина провода, м:l1m = lm11 + lm 21 + lm 31 + lm 41 + l n =(2.28)63,05 + 63,85 + 64,64 + 4,86 + 0,184 = 196,58 м;где l n - длина провода от клемм.41Вторичная обмотка:Диаметр средней линии, м:D ср12 = D ср 41 + 1,2 ⋅ 10 −3 + d1 + 1,2 ⋅ 10 −3 + d 2 =(2.29)= 0,098 + 1,2 ⋅ 10 −3 + 0,00078 + 1,2 ⋅ 10 −3 + 1,55 ⋅ 10 −3 = 0,103 мм.Длина по средней линии виткаl ср11 = D ср12 ⋅ π = 0,323 м.(2.30)Длина проводаlm12 = l ср12 ⋅ Ws 2 = 0,323 ⋅ 107 = 34,6 м;D ср 22 = D ср12 + 0,0004 + d 2 =(2.31)(2.32)= 0.103 + 0,0004 + 1,55 ⋅ 10 −3 = 0,105 м;l ср 22 = D ср 22 ⋅ π = 0,329 м;(2.33)lm 22 = l ср 22 ⋅ ( W2 − ⋅Ws 2 ⋅ (ns 2 − 1)) == 0,329 ⋅ (196 − 107 ⋅ (2 − 1)) = 29,33 м.(2.34)Суммарная длина проводаl 2 m = lm11 + lm 22 + lm = 34,6 + 29,33 + 0,184 = 64,11 м.11.

Активные сопротивления обмотокТемпературный коэффициент t к = 0,00043Разность температур ∆t = 115 − 2042(2.35)При 20 градусах Цельсия:R120 = ρ ⋅I13,2= 0,00175 ⋅= 0,0104 ;S10,88(2.36)I25= 0,00175 ⋅= 0,0053.S21,66(2.37)R 2 20 = ρ ⋅При 115 градусах Цельсия:R1115 = R 120 ⋅ (1 + t к ⋅ ∆t ) = 0,0104 ⋅ (1 + 0,00043 ⋅ 95) = 0,0108 Ом ;(2.38)R 2115 = R 2 20 ⋅ (1 + t к ⋅ ∆t ) = 0,0053 ⋅ (1 + 0,00043 ⋅ 95) = 0,0055 Ом .(2.39)12. Активные потери в обмотках (5)  (I ) P1 =  2  ⋅ R 1115 =  ⋅ 0,0108 = 1,869 Вт; k  3,2 (2.40)P2 = (I 2 )2 ⋅ R 2115 = 5 2 ⋅ 0,0055 = 0,13 Вт/(2.41)22Суммарная мощность∑ P = P1 + P2 = 2,01 Вт.(2.42)13. Средний перегрев в обмотках ( P) ∆T =  ∑  Sк 0 ,8 (2,01) ⋅ 0,36 =  0,075 430 ,8⋅ 0,36 = 4,998 °(2.43)14.

Активное напряжение короткого замыкания одной катушкиU а кзI 2 ⋅ (R1115 + R 2115 ⋅ k 2 ) 5 ⋅ (0,0108 + 0,0055 ⋅ 3,2 2 )=== 0,15 В. (2.44)k3,215. Падение напряжения в обмотках при номинальной активной нагрузкеU 2н = U 2 хх − ∆U 2 = 120 − 0.5 = 119,5 В.(2.45)16. Определение реактивного напряжения короткого замыканияКоэффициент РоговскогоДлина канала рассеяния - длина канала экранирующей обмотки, мI ср = π ⋅ (D ср41 + 1,2 ⋅10 −3 + d1 ) == 3,14 ⋅ (0,098 + 1,2 ⋅ 10 −3 + 0.78 ⋅ 10 −3 ) = 0,314 м.(2.46)Ширина канала рассеянияδ12 = 1,2 ⋅ 10 −3 + d1 = 1,2 ⋅ 10 −3 + 0.78 ⋅ 10 −3 = 1,98 ⋅ 10 −3 м .(2.47)Ширина активной части первичной обмоткиδ1 = ns1 ⋅ d1 − ( ns1 − 1) ⋅ 0,2 ⋅ 10 −3 == 2 ⋅ 0.78 ⋅ 10 −3 − ( 2 − 1) ⋅ 0,2 ⋅ 10 −3 = 1,36 ⋅ 10 −3 м.44(2.48)Ширина активной части вторичной обмоткиδ 2 = ns 2 ⋅ d 2 − ( ns 2 − 1) ⋅ 0,2 ⋅ 10 −3 =(2.49)= 2 ⋅ 1.55 ⋅ 10 −3 − ( 2 − 1) ⋅ 0,2 ⋅ 10 −3 = 2,9 ⋅ 10 −3 м ;τ = δ1 + δ 2 + δ12 = 1,98 ⋅ 10 −3 + 1,36 ⋅ 10 −3 + 2,9 ⋅ 10 −3 = 0,0062 мм;ξ=δ1 + δ 2 + δ12= 0,00216 .3(2.50)(2.51)Коэффициент Роговскогоp = 1−τ0,0062= 1−= 0,989 .π ⋅ lk3,14 ⋅ 0,194(2.52)17.

Реактивное сопротивлениеµ 0 = 1,257 ⋅ 10 −6 Гн/мX r = 2 ⋅ π ⋅ µ 0 ⋅ W12 ⋅ p ⋅ lkr ⋅= 3,14 ⋅ 2 ⋅ 0,323 ⋅ 1,256 ⋅ 10 −3 ⋅ 0,989 ⋅ 371 ⋅ξ=lk(2.53)0,00216= 0,104 .0,19418. Реактивное напряжение короткого замыкания, ВU р кз =I 2 ⋅ X r 5 ⋅ 0,104== 0,273.k3,245(2.54)19. Полное напряжение КЗ, ВU кз = U а кз 2 + U р кз 2 = 0,15 2 + 0,2732 = 0,311.(2.55)20. Максимальное падение напряжения на вторичной обмотке приноминальной нагрузке, ВU 2 т = U 2 хх − ∆U 2 = 470 - 0,5 = 469,5 .(2.56)21. Определение длины изоляционной лентыПервичная обмоткаШирина ленты Bиз = 0,02 мТолщина ленты δ из = 0,1 ⋅ 10 −3 мЧисло витков изоляции по высоте катушки с учетом перекрытия 1\2 поширине ленты:Wиз =2 ⋅ lk 2 ⋅ 0,194== 19,4;B из 0,1 ⋅ 10 −3(2.57)Принимаем Wиз = 20 витков.Диаметр витка и длина изоляционной ленты по слоям:D из11 = D ср 11 + d1+2 ⋅ δ из =(2.58)= 0,094 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0949 м ;l из11 = D из11 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0949 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 5,96 м ;D из12 = D ср 21 + d1 + 2 ⋅ δ из == 0,095 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0959 м ;46(2.60)(2.61)l из12 = D из12 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0959 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,027 м ;(2.62)D из13 = D ср 31 + d1 + 2 ⋅ δ из == 0,097 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0979 м;l из13 = D из13 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0979 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,15 м .(2.63)(2.64)Суммарная длина ленты на первичную обмотку, м:l из1 = l из11 + l из12 + l из13 = 5,96 + 6,027 + 6,15 = 18,137.(2.65)Обмоточные слоиD из 21 = D ср 41 + d1 + 2 ⋅ δ из =(2.66)= 0,098 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,099 м ;l из 21 = D из 21 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,099 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,24 м ;D из 22 = D ср 21 + d1 + 2 ⋅ δ из =(2.67)(2.68)= 0,095 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0956 м ;l из 22 = D из 22 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0956 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,02 м;(2.69)l из 2 = l из 21 + l из 22 = 6,24 + 6,02 = 12,26 м ;Вторичная обмоткаD из 31 = D из12 + d1 + h 2 ⋅ 2 =(2.70)= 0,0959 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,096 м ;l из 31 = D из 31 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,096 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,08 м.47(2.71)Корпусная изоляцияD из 41 = D из 31 + 2 ⋅ δ из + d 2 ⋅ 2 =(2.72)= 0,096 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 1,55 ⋅ 10 −3 = 0,0993 м ;l из 41 = D из 41 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0993 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,24 м .(2.73)Лента ЛЭС-0,1 Ширина ленты B из 2 = 0,02 мЧисло витков изоляции по высоте катушки с учетом перекрытия 1\2 поширине ленты:Wиз 2 =2 ⋅ lk 2 ⋅ 0,194== 19,4Bиз 0,1 ⋅ 10 − 3(2.74)Принимаем Wиз = 20 витковДиаметр витка и длина изоляционной ленты по слоямD из 42 = D ср 41 + 2 ⋅ δ из = 0,098 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0982 м;(2.75)l из 42 = D из 42 ⋅ π ⋅ Wиз = 0,0982 ⋅ 3,14 ⋅ 20 = 6,17 м.(2.76)По наружной поверхности:Диаметр наружной поверхности (без наружнего слоя изоляции)D нар = D из 42 + 2 ⋅ δ из = 0,0982 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 = 0,0984 м.48(2.77)Число витков изоляции по наружной поверхностиWиз 2 =(D + D нар )B из 2=(0,0915 + 0,0984) ⋅ π= 29,81.0,02(2.78)Длина ленты по наружной поверхности, м:lн из = ( 2 ⋅ h к + ( D нар − D ) ⋅ Wиз 2 =(2.79)= (2 ⋅ 0,2 + (0,0984 − 0,0915)) ⋅ 30 = 12,207.Суммарная длина ленты ЛСЭК-0.2, м:(2.80)L1 = l из1 + l из 2 + l из 3 + l из 4 == 18,137 + 12,26 + 6,08 + 6,024 = 42,501.С учётом коэффициента запаса(2.81)L = L1 ⋅ 1,2 = 42,501 ⋅ 1,2 = 51 м.Суммарная длина ленты ЛЭС-0.2L 2 = l из 42 + l из = 6,17 + 12,207 = 18,377 м.(2.82)С учётом коэффициента запасаL 2 = L 2 ⋅ 1,2 = 18,377 ⋅ 1,2 = 22,05 м.(2.83)Линейная плотность ленты ЛСЕК-5-СПл 20х0.1:ρ из1 = 0,165 кг/м2Масса лентыm из1 = L1 ⋅ B из ⋅ ρ из1 = 42501⋅ 0,02 ⋅ 0,165 = 0,140 кг.

(2.84)49Удельная плотность ленты ЛЭСρ из1 = 1000 кг/м2Масса ленты ЛЭСm из1 = L2 ⋅ B из ⋅ ρ из 2 ⋅ δ из = 22,05 ⋅ 0,02 ⋅ 0,165 = 0,073 кг.(2.85)22. Масса меди в обмоткахПлотность меди ρ m = 8900 кг/м2- первичнойM m1 = S1 ⋅ l m1 ⋅ 10 −6 ⋅ ρ m = 0,88 ⋅ 196,58 ⋅ 10 −6 ⋅ 8900 = 1,54 кг ;(2.86)- экранаMme = S1 ⋅=lk ⋅ ( D из21 + d1 + 2 ⋅ δ из ) ⋅ π ⋅ ρ m ⋅ 10 − 6d1=0,194 ⋅ (0,099 + 0,78 ⋅ 10 −3 + 2 ⋅ 0.1 ⋅ 10 −3 ) ⋅ 3,14 ⋅ 8900 ⋅ 10 −60,78 ⋅ 10−3(2.87)= 0,695 кг;- вторичнойM m 2 = S2 ⋅ l m 2 ⋅10 −6 ⋅ ρ m = 1,66 ⋅ 64,11 ⋅10 −6 ⋅ 8900 = 0,94 кг.

(2.88)50Рисунок 2.8 – Трансформатор для источника питания512.4 Оценка качества регулированияUUmωtU∆UUсрωtРисунок 2.9 – Напряжение на выходе без фильтраБез фильтраК ПО =∆UU ср⋅ 100 % =30⋅ 100 % = 60 %50(2.89)Для уменьшения пульсаций обычно применяют разные типы сглаживающихфильтров, например LC-фильтр. Напряжение после фильтра можно проследитьна диаграмме ниже.52Рисунок 2.10 – Напряжение на выходе после фильтраС фильтромК ПО =∆UU ср⋅ 100 % =5310⋅ 100 % = 20 %50(2.90)3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ3.1 Моделирование электрических процессов в источнике питанияПроектированиеитерационныйэлектроннойпроцесс,аппаратурысостоящийизпредставляетэтаповсобойфункциональногопроектирования, разработки принципиальной электрической схемы.

Характеристики

Список файлов ВКР