Курсовой. Курсовой Поляковой. Состояния вопроса 4 1 История развития электрофореза 4
 Скачать 490.5 Kb.
|
Глава 2 Расчетная часть2.1 Расчет сетевого трансформатора источника питания электрофорезаВ линейных источниках питания, ставших уже «классическими», основной элемент - сетевой трансформатор, обычно понижающий, который уменьшает сетевое напряжение до требуемого уровня. Малогабаритные трансформаторы малой мощности типа ТПП отличаются низкими напряжениями на вторичных обмотках. Они предназначены для работы в устройствах, собранных на полупроводниковых приборах в радиоэлектронной аппаратуре, аппаратуре средств связи и электронно-вычислительных машинах, а также в бытовой РЭА при питании от промышленной и специальной сети переменного тока напряжением 40, 115, 127 и 220 В с частотой 50 и 400 Гц. Эти трансформаторы охватывают широкий диапазон напряжений и токов при мощности до 500 В-А. Наличие нескольких вторичных обмоток, рассчитанных на различные токи и напряжения, возможность их последовательного и параллельного соединений, позволяют получать разнообразные сочетания токов и напряжений для питания устройств различного функционального назначения. Трансформаторы предназначены для работы от сети переменного тока с напряжением 127/220В, частотой 50Гц. Особенностью трансформаторов серии ТПП является низкое напряжение вторичных обмоток, поэтому они обычно применяются для питания полупроводниковых схем. Условия эксплуатации: - температура окружающей среды от минус 60°С до плюс 85°С; - относительная влажность воздуха при плюс 40°С до 98%; - атмосферное давление до 400 мм.рт.ст.; - срок службы не менее 10000ч; - сопротивление изоляции не менее 20 МОм; - отклонение вторичных напряжений не более 5%. Расчеты позволяют говорить о следующих преимуществах трансформаторов типа ТПП перед трансформаторами других типов: 1 меньшая масса (на 20…40 %) и габаритные размеры; 2 меньший ток холостого хода (до 3…4 раз); 3 сниженные поля рассеяния (до нескольких раз); 4 значительно меньший уровень шума; 5 более высокий коэффициент полезного действия. В трансформаторах ТПП -260-127-220 возможно последовательное и параллельное согласное соединение вторичных обмоток (рис. 2.4). Последовательное включение различных вторичных обмоток позволяет подобрать необходимое выходное напряжение, параллельное – повысить мощность на выходных обмотках. При последовательном включении обмоток с разными доступными токами, ток через обмотки не должен превышать минимально допустимого. Параллельное соединение допускается только для тех обмоток напряжения на зажимах, которых одинаковы. На рисунке 2.1 рассмотрим конструкция трансформатора питания ТПП-260 на 50 Гц, 127/220 В.  Рисунок 2.1 - Конструкция трансформатора питания ТПП-260 на 50 Гц, 127/220 В 2.2 Методика расчета трансформатора типа 260-127-220Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и массе. Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров. Краткие сведения о материалах магнитопроводов. До сих пор мы не учитывали потери в реальном трансформаторе, которые складываются из потерь в магнитопроводе - на вихревой ток и перемагничивание (гистерезис): в расчетах их учитывают как мощность потерь в стали Рст, и потери в обмотках - как мощность потерь в меди Рм. Итак, суммарная мощность потерь в трансформаторе равна: P∑ = Рст + Рм = Рв.т + Рг + Рм, где Рв.т - мощность потерь на вихревой ток; Рг - мощность потерь на гистерезис. Для их уменьшения сталь подвергают термообработке - удаляют углерод, а также легируют - добавляют кремний, алюминий, медь и другие элементы. Все это повышает магнитную проницаемость, уменьшает коэрцитивную силу и, соответственно, потери на гистерезис. Кроме того, сталь подвергают холодной или горячей прокатке для получения необходимой структуры (текстуры проката). В зависимости от содержания легирующих элементов, структурного состояния, магнитных свойств стали маркируют четырехзначными числами, например, 3412. Первая цифра означает класс электротехнической стали по структурному состоянию и классу прокатки: 1 - горячекатаная изотропная; 2 - холоднокатаная изотропная; 3 - холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой. Вторая цифра - процент содержания кремния: 0 - нелегированная сталь с суммарной массой легирующих элементов не более 0,5 %; 1 - легированная с суммарной массой свыше 0,5, но не более 0,8 %; 2 - 0,8...1,8 %; 3 - 1,8...2,8 %; 4 - 2,8...3,8 %; 5 - 3,8...4,8 %. Третья цифра - группа по основной нормируемой характеристике (удельные потери и магнитная индукция): 0 - удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл на частоте 50 Гц; 1 - потери при магнитной индукции 1,5 Тл на частоте 50 Гц (P1,5/50); 2 - при индукции 1 Тл на частоте 400 Гц (Р1/400); 6 - индукция в слабых магнитных полях при напряженности 0,4 А/м (В0,4); 7 - индукция в средних магнитных полях при напряженности 10 А/м (В10) или 5 А/м (В5). Первые три цифры обозначают тип электротехнической стали. Четвертая цифра - порядковый номер типа стали. Магнитопроводы трансформаторов для бытовой техники изготавливают из холоднокатаной текстурованной стали марок 3411-3415 с нормированными удельными потерями при магнитной индукции 1,5 Тл на частоте 50 Гц и удельным сопротивлением 60·10-8 Ом·м. Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рисунке 2.2  а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного Рисунок 2.2 - Конструкции магнитопроводов трансформаторов Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении. Трансформатор с кольцевым сердечником (тороидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, тороидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении. [10] Рассчитываем трансформатор ТПП 260-127-220. Исходные данные: Входное напряжение U1 = 220 В; Выходное напряжение U2 = 10 В; Максимальный ток нагрузки I2 = 0,69 А. Мощность вторичной обмотки:  (2.1) Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых). Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения:  (2.2)где Sст- сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки; Sок - площадь окна в магнитопроводе; Вмах- магнитная индукция, (см. таблицу 2.1); J - плотность тока, (см. таблицу 2.2); Кок - коэффициент заполнения окна, (см. таблицу 2.3); Кст - коэффициент заполнения магнитопровода сталью, (см. таблицу 2.4). Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц 2.1 и 2.2.
Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 2.2 для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией. Таблица 2.2 – Плотность тока J
Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 2.3 Таблица 2.3 – Коэффициент заполнения окна Кок
Определив величину Sст  Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее,чем получено в результате расчета.Коэффициент заполнения окна Кст при толщине стали приведен в таблице 2.4. Таблица 2.4 – Коэффициент заполнения окна Кст при толщине стали
Примечания 1 Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой. 2 Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты. Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле  (2.3) где величина  трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по таблице 2.5Таблица 2.5 – Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых
Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке:  (2.4)  диаметр:  (2.5)  Определяем число витков в обмотках трансформатора:  (2.6)  где n - номер обмотки; аU - падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, (табл. 2.6 и 2.7). Рекомендуется принимать значения аU для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице. Таблица 2.6 – Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых
Это следует учитывать при определении числа витков обмоток - значения аU берутся из таблицы 2.7. Таблица 2.7 – Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||