КУРСОВОЙ ПРОЕКТ машины. Расчет трансформатора для сварочного выпрямителя
 Скачать 408.42 Kb.
|
|
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Электрические машины» на тему: «Расчет трансформатора для сварочного выпрямителя» Выполнил: студент 2 курса 1 группы Босов В.А. Проверил: к.т.н., доцент Кобозев В.А. Ставрополь 2018 г.  Введение Трансформаторы, как преобразователи переменного тока, характеризуются общими свойствами, но в ряде случаев необходимо учитывать особые условия их работы. Наибольшее распространение среди трансформаторов специального назначения имеют трансформа торы, работающие в составе выпрямительных установок. От схем выпрямления зависят не только свойства выпрямителей в целом, но и многие параметры трансформаторов, наиболее характерными особенностями которых являются отличия токов и напряжений в обмотках от выпрямленных тока и напряжения, и превышение расчетной мощности трансформатора над мощностью нагрузки на выпрямитель. Сравнение различных схем выпрямления и входящих в их со став трансформаторов основано на использовании постоянных для каждой из схем коэффициентов, характеризующих связь между токами и напряжениями различных элементов по отношению к средним значениям выпрямленных тока и напряжения. При механизированной сварке в среде защитных газов широко применяются трансформаторные источники питания, снабжающие дугу электроэнергией определенных параметров. Дуга является специфическим видом электрической нагрузки, особенности которой также необходимо учитывать в расчетах путем формирования определенной внешней характеристики выпрямителя. Таким образом, расчет трансформаторов для сварочных выпрямителей представляет собой довольно сложную задачу. Ее решение требует знания как общих методов расчета, так и особенностей, связанных с их спецификой. Аннотация Работа выпрямительных установок сопровождается сложными электромагнитными процессами, характер которых зависит от многих параметров системы, содержащей нелинейные элементы (вентили) и магнитные связи. Каждый установившийся режим работы представляет собой не- прерывно повторяющиеся переходные процессы, возникающие при включении (зажигании) и выключении (гашении) вентилей, осуществляющих коммутацию тока в преобразовательной установке. Для получения в нагрузке тока одного направления необходимо, чтобы источник переменного напряжения, вентили и нагрузка соединялись по определенной схеме. В зависимости от схемы выпрямления изменяются соотношения между выпрямленными током и напряжением, и соответствующими величинами, действующими в элементах выпрямителя и определяющими их выбор. В данной курсовой работе содержится 23 страницы машинописного текста расчета трансформатора для сварочного выпрямителя. 1. Расчётная мощность и э.д.с. витка трансформатора 1.1 Напряжение дуги для механизированной сварки  где  - сварочный ток, А.  1.2 Напряжение холостого хода источника  где  - жесткость внешней характеристики сварочного выпрямителя, согласно [1], = 0,04.  1.3 Напряжение холостого хода трансформатора  где  – основной коэффициент схемы выпрямления, согласно [2, 6] для нулевой однофазной схемы выпрямления = 0,9.  1.4 Мощность трансформатора для двух режимов     1.5 Определяем э.д.с. витка по большей мощности   1.6 Число витков первичной и вторичной обмоток для режима максимального выходного напряжения     1.7 Коэффициент трансформации   1.8 Количество витков первичной обмотки для режима минимального выходного напряжения   1.9 Количество витков дополнительных первичных обмоток   1.10.1 Длительно допустимый ток   1.10.1 Расчетное сечение первичной обмотки  где  - коэффициент использования первичной обмотки по току, согласно [2, 6] = 1,11;j - предварительное значение плотности тока, для меди   1.10.2 Расчетное сечение вторичной обмотки  где  - коэффициент использования первичной обмотки по току, согласно [2, 6] =  . 1.11 Выбираем обмоточные провода из стандартного ряда [5] Таблица 2 – Параметры обмоточных проводов
1.12 Число параллельных элементарных проводников вторичной обмотки  2. Расчет параметров сердечника трансформатора 2.1 Сечение стержня магнитопровода  где  – коэффициент заполнения магнитопровода сталью, = 0,95 [5]; – частота тока питающей сети, = 50 Гц; – амплитуда магнитной индукции, Тл, согласно [5, 6] для стали 3414 = 1,7 Тл. 2.2 Ширина магнитопровода  где  – толщина магнитопровода, = 54 мм. 2.3 Площадь окна магнитопровода  где  – коэффициент заполнения окна сердечника, = 0,35. 2.4 Внутренний диаметр сердечника   2.5 Внешний диаметр сердечника   2.6 Длина средней линии сердечника   2.7 Вес тороидального сердечника  где  – удельный вес стали, = 7,60 г/см 3. Расчет активных сопротивлений обмоток 3.1.1 Сечение первичной обмотки трансформатора   3.1.1 Сечение вторичной обмотки трансформатора   3.2.1 Количество слоев первичной обмотки внутри магнитопровода  где  – толщина изоляции между магнитопроводом и первичной обмоткой, = 1 мм. 3.2.2 Количество слоев первичной обмотки снаружи магнитопровода   3.3.1 Количество слоев вторичной обмотки внутри магнитопровода  где  – толщина изоляции между обмотками, = 1 мм. – толщина вентиляционных каналов, = 5 мм. 3.3.2 Количество слоев вторичной обмотки снаружи магнитопровода   3.4 Длина внутренних витков первичной обмотки   3.5 Длина внешних витков первичной обмотки   3.6 Средняя длина витка первичной обмотки   3.7 Длина внутренних витков вторичной обмотки   3.8 Длина внешних витков вторичной обмотки   3.9 Средняя длина витка вторичной обмотки   3.10.1 Вес первичной обмотки трансформатора  где  – удельный вес меди, =  г/  3.10.2 Вес вторичной обмотки трансформатора   3.10.3 Вес обмоток трансформатора   3.11 Активное сопротивление первичной обмотки трансформатора  где  – удельное сопротивление материала проводника, для меди при температуре t = 75℃, = 0,02135 Ом∙мм/м [6].     3.12 Активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора выпрямителя со средней точкой   3.13 Активное сопротивление короткого замыкания       3.14.1 Потери в первичной обмотке трансформатора   3.14.2 Потери во вторичной обмотке трансформатора   3.15 Активные потери в магнитопроводе трансформатора  где  – удельные потери в материале сердечника, = 1,1 Вт/кг; – нормированное значение магнитной индукции при котором заданы удельные потери, = 1,6 Тл. 4. Расчет дросселя сварочной цепи 4.1 Минимальная индуктивностью дросселя L цепи выпрямленного тока для обеспечения режима непрерывного тока  где  – минимальный ток стабильного горения дуги, = 20 А; 4.2 Габаритная мощность дросселя  где  – магнитная индукция в сердечнике дросселя, = 1,6 Тл. Конструктивно магнитопровод дросселя выполняется из двух ленточных сердечников типа ПЛ [3] образующих броневой сердечник. Сердечник выбирается по половинному значению габаритной мощности.  Из [3] выбираем сердечник с ближайшим большим значением габаритной мощности, таблица 3. Таблица 3 – Параметры выбранного сердечника дросселя
4.3 Количество витков обмотки дросселя   4.4 Сечение обмотки дросселя  Выбираем из стандартного ряда [5] прямоугольный обмоточный провод по ближайшему большему сечению  , таблица 4Таблица 4 – Параметры обмоточного провода дросселя
4.5 Расчетное значение коэффициента заполнения окна магнитпровода   4.6 Количество витков в слое обмотки дросселя  где  – толщина каркаса дросселя, = 4 мм. 4.7 Количество слоев обмотки дросселя   4.8 Длина внутренних витков обмотки дросселя   4.9 Длина внешних витков обмотки дросселя   4.10 Средняя длина витка обмотки дросселя   4.11 Активное сопротивление обмотки дросселя   4.12 Потери в обмотках дросселя   4.13 Вес магнитопровода дросселя   4.14 Активные потери в магнитопроводе дросселя   4.15 Вес обмотки дросселя   4.16 Длина немагнитного зазора дросселя   4.17 Длина воздушного зазора броневого сердечника  4.18 Условие оптимальности немагнитного зазора   4.19 Результирующая индуктивность дросселя   4.20 Превышение результирующей индуктивности дросселя   5. Выбор вентилей схемы выпрямления 5.1 Обратное напряжение вентилей выпрямителя  где  – коэффициент использования вентиля по обратному напряжению, согласно [6], = 3,14. 5.2 Амплитудное значение тока вентилей   Выбираем к установке диоды с параметрами, таблица 5 Таблица 5 – Параметры выпрямительных диодов
5.3 Потери в выпрямителе  где  – коэффициент использования вентиля по среднему току, согласно [4] = 0,5; – падение напряжения на открытых диодах, согласно [6] = 1,35 6. Внешняя характеристика выпрямителя Наклон внешней характеристики выпрямителя, рисунок 1, определяется значениями активных сопротивлений элементов на пути протекания сварочного тока. 6.1.1 Величина выходного напряжения выпрямителя в режиме минимальных сварочных токов   6.1.2 Величина выходного напряжения выпрямителя в режиме максимальный сварочных токов   6.2 Коэффициент полезного действия выпрямителя   6.3 Активная составляющая тока холостого хода   6.4 Реактивная составляющая тока холостого хода  где  – напряженность поля при = 1,7 Тл, = 250 А/м.  Рисунок 1 – Внешняя характеристика выпрямителя 6.4 Реактивная составляющая тока холостого хода где – напряженность поля при = 1,7 Тл, = 250 А/м.6.5 Ток холостого хода трансформатора   6.6 Относительная величина тока холостого хода   Заключение В ходе выполнения курсовой работы расчетными методами определены параметры обмоток и сердечника трансформатора сварочного выпрямителя для заданной марки электротехнической стали. Исходя из массогабаритных показателей рассчитаны активные сопротивления и потери мощности в активных элементах сварочного выпрямителя для различных режимов работы. Определены параметры внешней характеристики выпрямителя для режимов минимального и максимального сварочного тока. Рассчитан коэффициент полезного действия и составляющие тока холостого хода. Литература 1. Александров А.Г. Источники питания для дуговой сварки / А.Г. Александров, В.С. Милютин. – М.: Машиностроение, 1982. - 79 с. 2. Архангельский, Н.Л. Характеристики полупроводниковых преобразователей / Н.Л. Архангельский, Б.С. Курнышев. Иван. гос. энерг. ун т. – Иваново, 2000. – 72 с. 3. ГОСТ 22050-76 Магнитопроводы ленточные. Типы и основные размеры. 4. Зиновьев, Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вен тильных преобразователей / Г.С. Зиновьев. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 1990. – 220 с. 5. Кобозев, В.А. Сварочные трансформаторы / В.А. Кобозев, В.В. Коваленко. – Ставрополь, 1998. – 227 с. 6. Кобозев, В.А. Энергосбережение в силовом электрооборудовании сельскохозяйственного производства: монография / В.А. Кобозев. – Ставрополь: Изд-во СтГАУ «Аргус», 2004. – 280 с. СОДЕРЖАНИЕ Задание на курсовой проект…………………………………………...…………2 Введение……………………………………………………...……………………3 Аннотация…………………………………………………………………………4 1. Расчётная мощность и э.д.с. витка трансформатора………………...………5 2. Расчет параметров сердечника трансформатора………………………….…8 3. Расчет активных сопротивлений обмоток……………………………....……9 4. Расчет дросселя сварочной цепи………………………………………..……14 5. Выбор вентилей схемы выпрямления…………………………………….…18 6. Внешняя характеристика выпрямителя…………………………………..…19 Заключение……………………………………………………………...…..……21 Список использованной литературы…………………………………...………22 |
