49197

Расчет однофазного сварочного трансформатора

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Задание на курсовую работу Расчёт электрических величин трансформатора. Расчет конструктивных параметров трансформатора. Расчет основных электрических, магнитных и конструктивных параметров однофазного трансформатора проводится в следующей последовательности

Русский

2013-12-22

554.54 KB

30 чел.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра               «Материаловедение и сварочное производство»       

КУРСОВАЯ   РАБОТА  (ПРОЕКТ)

по дисциплине «                  Источники питания для сварки                                  »

                                                                      (наименование учебной дисциплины)

на тему                       «   Расчет однофазного сварочного трансформатора_»____

___________________________________________________________________

Специальность (направление подготовки)_150202_________________________

                                                                                                                                (код, наименование)

_________Оборудование и технология сварочного производства____________

Автор работы (проекта)      П.Ю. Борисов_________________________

                                                           (инициалы, фамилия)                                            (подпись, дата)

Группа ___СП-91____

Руководитель работы (проекта) _____Н.И. Иванов____    ___________________

                                          (инициалы, фамилия)                               (подпись, дата)

Работа (проект) защищена ________________________    

                                                                        (дата)

Оценка_____________________

Председатель комиссии _________________________  ____________________

                                                                                     (подпись, дата)                            (инициалы, фамилия)

Члены комиссии _________________________  __________________________

                                                                    (подпись, дата)                                           (инициалы, фамилия)

                             _________________________  __________________________

                                                                    (подпись, дата)                (инициалы, фамилия)

                             _________________________   __________________________

                                                                    (подпись, дата)                 (инициалы, фамилия)

Курск, 2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовую работу 3

1 РАСЧЁТ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 4

1.1 Расчёт электрических величин трансформатора. 4

Расчётная мощность 4

1.2 Расчет конструктивных параметров трансформатора 5

1.3 Расчет параметров обмоток трансформатора 6

1.4 Расчетные параметры трансформатора 12

2. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОЕ ПОСТРОЕНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ 13

2.1  Аналитический расчет 13

2.2 Графическое построение вольтамперных характеристик 15

Список использованной литературы 16

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра Материаловедение и сварочное производство»    

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)

Студент (слушатель) Борисов П.Ю. шифр 150202 группа СП-91

(фамилия, инициалы)

1. Тема « Расчет однофазного сварочного трансформатора» ____________

____________________________________________________________________

2. Срок представления работы (проекта) к защите «___» ___________ 2013 г.

3. Исходные данные (для проектирования, для научного исследования):

напряжение питающей сети U1=240В; частота питающей сети f=50 ГЦ; число фаз m=1; номинальный сварочный ток Iн=200А; напряжение холостого хода трансформатора Uх.х=65В; диапазон изменения сварочного тока от Imin до Imaх

100÷200А; продолжительность включения ПВ или работы под нагрузкой ПР или ПН 40%; Материал обмоток провода-медь.

4. Содержание пояснительной записки курсовой работы (проекта):____________

4.1. Расчет сварочного трансформатора___________________________________

4.1.1. Расчет электрических величин трансформатора_______________________

4.1.2. Расчет конструктивных параметров трансформатора___________________

4.1.3. Расчет параметров обмоток трансформатора__________________________

4.1.4. Расчетные параметры трансформатора_______________________________

2. Графоаналитическое построение вольтамперной характеристики сварочного трансформатора_______________________________________________________

5. Перечень графического материала:_____________________________________

5.1 Технологические схемы ___________________________________________

5.2 Характеристики трансформатора _________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Руководитель работы (проекта) ____________________   __ Н.И. ИВАНОВ _      (подпись, дата)   (инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению ____________________________

(подпись, дата)

1. РАСЧЁТ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Исходными данными для расчета трансформатора являются: напряжение питающей сети U1; частота питающей сети f; число фаз m; номинальный сварочный ток Iн; напряжение холостого хода трансформатора Uх.х.; диапазон изменения сварочного тока от Imin до Imaх; ток короткого замыкания Iкз; продолжительность включения ПВ или работы под нагрузкой ПР или ПН в процентах.

Расчет основных электрических, магнитных и конструктивных параметров однофазного трансформатора проводится в следующей последовательности.

1.1 Расчёт электрических величин трансформатора. 

Расчётная мощность

Расчетная мощность трансформатора , Вт:

                                      (1)

                    

где – коэффициент мощности (для сварочных трансформаторов принимается равным 0,5÷0,6).

Длительный вторичный ток , А

  (2)

Длительная расчетная мощность , Вт

 

                                    (3)

Длительный первичный ток , А

  (4)

1.2 Расчет конструктивных параметров трансформатора

По диаграмме (рис. 1) определяется расчетный параметр Р1 как функция , кВА расчетной мощности с учетом использования активных материалов трансформатора.

                   

Рис. 1. К определению расчетного параметра

По графику определяем P1

P1=5,5 Ва/см3

                                         (5)

где  К1 – коэффициент заполнения (для алюминиевых и медных обмоток К1 = 0,59÷0,61);

– коэффициент, учитывающий геометрические размеры магнитопровода (для трансформаторов с увеличенным магнитным рассеянием =1,1).

Площадь поперечного сечения сердечника Q, см²

  (6)

где К2 – коэффициент, учитывающий степень заполнения железом площади круга диаметром (К2 = 0,95).

Высота стержня магнитопровода L, см

                                     (7)

1.3 Расчет параметров обмоток трансформатора

Величина напряжения на виток , В/виток

 

                               (8)

 В/виток.

где  B   – магнитная индукция, Тл (выбрана сталь Э330 B=1,4 Tл);

f    –  частота питающейся сети, Гц;

Q – площадь поперечного сечения стержня магнитопровода, см².

Число витков первичной и вторичной обмотки

  (9)

;

Величина плотности тока в обмотках задается в соответствии с материалом провода, а именно: j=4 А/мм2

для алюминиевых проводов                             1,7 ≤;

для медных проводов                                          3,2 ≤ .

Таблица 1

Допустимая магнитная индукция в стержнях силовых

трансформаторов мощностью до 50 кВА

Марка стали

Толщина листа,

мм

Магнитная индукция в сухих трансформаторах, Тл

Э41, Э42

0,5

0,9 ÷ 1,3

Э330

0,35

1,0 ÷ 1,7

Расчетные значения площади сечения проводов первичной и вторичной обмоток S, мм²

  (10)

мм2;  мм2. Значения S1 и S2 служат ориентиром для выбора размеров провода без изоляции и с изоляцией ( рис. 2), которые приводятся в справочниках отдельно для проводов круглого и прямоугольного сечения.

Рисунок 2 – Размеры проводов

Выбираем провод круглого сечения для первичной обмотки и прямоугольного для вторичной.

Провод первичной обмотки АПБ

Провод вторичной обмотки ПММ ГОСТ 434-71

Для выбранной марки провода выбираются значения dп=2,36 мм; dиз=2,73мм; aп=4 мм; аиз=4,58 мм; вп= 8мм;

виз=8,58 мм

По значениям dп, aп, и вп уточняется сечение провода и величина плотности тока. Значения dиз, aиз и  виз используются в дальнейших расчетах.

С целью экономии активных материалов каждую из обмоток целесообразно выполнять из двух катушек. При этом рассчитывать каждую из них на 0,5 и 0,5.

Расчетная высота (мм) катушек (рис.3):

Рисунок 3 – Катушка трансформатора

                                   (11)

где  δ – толщина изоляции между катушкой и ярмом, δ = (1÷2) мм (рис. 5);

H  – высота стержня, мм (рис. 2).

Число витков по высоте катушек

 , (12)

где   – диаметр провода с изоляцией;

– размер провода с изоляцией для вторичной обмотки.

Число слоев в каждой из катушек

  (13)

;

Варьируя числом слоев и числом витков в слое, рассчитывают катушки так, чтобы ширина первичной и вторичной катушек была близка.

Ширина (мм) первичной и вторичной катушек (рис. 3)

 

  (14)

где и – толщина изоляции между слоями (для кабельной бумаги ==0,2 мм).

Ширина окна магнитопровода (рис. 5)

 

                  (15)

мм;

мм.

где  – толщина изоляции между стержнем и обмоткой (=2 мм);

C –   коэффициент запаса (C = 5 ÷ 10 мм).

Окончательно за ширину окна принимается большой размер. Уточняют размеры магнитопровода, для чего определяется длина ярма, мм.

где - ширина одного стержня, мм.

Рисунок 4– Конструкция трансформатора

По расчетному значению площади Q поперечного сечения стержня находятся размеры и (рис. 2) в мм, задаваясь одним из них и используя выражение

  (16)

где  =48, мм;

=70, мм.

Для обеспечения заданного значения минимального тока определяется максимальное значение индуктивного сопротивления

  (17)

где   – напряжение холостого хода источника;

  – рабочее напряжение трансформатора.

Значения рабочих напряжений трансформаторов (округленные до ближайшего целого числа) в вольтах определяют зависимостью

Uд = 20 + 0,04I,                                       (18)

Uд= 20+0,04*100=24 В.

где     I –  сварочный ток, А (для расчета принимаем Imin).

Зная величину Х2max, по графику зависимости X = f(E) (рис. 6) определяется максимальное расстояние E между первичной и вторичной катушками по высоте окна E=175 мм.

Окончательно уточняется высота катушек h1 и h2. Зная количество витков в 1 слое катушки находим

                                               (19)

=54,05мм;

Окончательно уточняются размеры Но окна магнитопровода

             Нo = h1 + h2 + 2д + Е                                           (20)

Н0=54,05+75,57+4+175+17.56

1717.16.=308,62.

По результатам расчета выполняется конструктивная схема сварочного трансформатора с повышенным магнитным рассеянием и  подвижными обмотками (рис. 5). Все расчетные параметры трансформатора сводятся в итоговой таблице 3.

Рис. 6. Зависимость индуктивного сопротивления от изменения

расстояния между первичной и вторичной обмотками трансформатора

С учётом того, что толщина  пластины шихтованного сердечника равна 0,35мм, то число пластин в наборе равно 200 штук.

Рисунок 5– Схема шихтовки магнитопровода

Таблица 3

1.4 Расчетные параметры трансформатора

параметра

Наименование

параметра

Единица

измерения

Расчетное значение

1

Расчетный параметр  

5,5

2

Диаметр сердечника трансформатора

см

6,55

3

Площадь сечения сердечника Q

см²

32,01

4

Высота стержня магнитопровода L

см

40,462

5

Напряжение на виток UB

в/вит.

0,99

6

Число витков первичной обмотки W1

242

7

Число витков вторичной обмотки W2

66

8

Площадь сечения проводов

                                  первичной обмотки S1

мм2

4,28

9

                                  вторичной обмотки S1

31,62

10

Расчетная высота катушек  h1 

мм

54,04

11

Расчетная высота катушек  h2

мм

75,57

12

Число витков по высоте катушек

                                    первичной  N1

20

13

                                    вторичной  N2

9

14

Число слоев в катушках

                                    первичной  Nсл1

6

15

                                    вторичной  Nсл2

2

16

Ширина катушек   первичной  В1

мм

16,78

17

                                   вторичной  В2

17,56

18

Ширина окна магнитопровода L0 

мм

49,12

19

Длина ярма Lя 

145,12

20

Высота ярма Ня 

308,61

21

Максимальное расстояние  E

175

2. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОЕ ПОСТРОЕНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ 

2.1  Аналитический расчет

Средняя длина витка (м) определяется по эскизу вторичной обмотки (рис. 3).  Lcp=2*78.58+2*56.58=270.37 мм

Рассчитывается полная длина вторичной обмотки , м

  (21)

Активное сопротивление вторичной обмотки , Ом

  (22)

где 0,0175 (Ом · мм ² / м );

– площадь поперечного сечения провода.

Максимальное и минимальное индуктивное сопротивление , Ом

  (23)

где Uд – рассчитываем по формуле (20) при соответствующих значениях тока I.

Полное сопротивление обмоток трансформатора и , соответственно,  полностью сближенных и разнесенных на величину E:

  (24)

  

Токи короткого замыкания, соответственно,

  (25)

 

Сдвиг по фазе (угол ) между напряжением U и током Iкз:

  (26)

.

2.2 Графическое построение вольтамперных характеристик

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. М.: Высшая

школа, 1976. 144с.

2. Никитин В.П. Основы теории трансформаторов   и генераторов   для

дуговой сварки. М.: Издательство АН СССР, 1956. 238с.

3. Привезенцев    В.А.,       Пешков    И.Б.    Обмоточные   и    монтажные

провода. М.: Энергия, 1971. 551с.

4. Расчет сварочного трансформатора: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Источники питания для сварки» / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В. А. Крюков. Курск, 2000. 20 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28930. Внешняя политика Петра I. Становление Российской империи 29.5 KB
  Внешняя политика Петра I. Во внешней политике Петра I можно выделить 4 основных события: Азовские походы Великое посольство Северная война Каспийский поход. Однако уже в 1696 предварительно создав эскадру из 2 крупных кораблей 23 галер и более чем 1000 барок вдвое увеличив и оснастив армию Петр взял Азов и тля удержания захваченных земель приказал возвести крепость Таганрог. Весной 1697 посольство из 250 человек среди которых под именем Петра Михайлова был и царь отправилось в Европу.
28931. Дворцовые перевороты (1725—1762) 45 KB
  со смерти Петра I в России начинается эпоха дворцовых переворотов смена царствующих особ которая сопровождалась ожесточенной борьбой между различными группировками придворной знати. Старая знать Голицыны Долгоруковы выступала за царевича Петра сына Алексея. возвела на престол жену Петра Великого Екатерину I. Незадолго до смерти она выбрала своим преемником 12летнего царевича Петра сына убитого царевича Алексея.
28932. Россия в эпоху дворцовых переворотов 27 KB
  Среди претендентов на престол были: Екатерина жена Петра I муж дочери Петра Анны герцог Гольштейн Готторпский вторая дочь Петра I Елизавета внук Петра I Петр Алексеевич сын убитого царевича Алексея и наконец племянница Петра I Анна Иоанновна дочь Ивана Алексеевича брата царя. Спасло ее лишь воцарение Петра III в России. Сделав ставку на его жену Екатерину Орловы при помощи гвардии свергли Петра III позже он был €œслучайно€ убит в Ропше.
28933. Реформы Екатерины II. Государственное управление. Уложенная комиссия 35.5 KB
  Екатерина хотела претворить в жизнь идеал философа на троне который был весьма распространен во второй половине XVIII в. Екатерина отвергла проект создания Совета увидев в нем попытку ограничить самодержавную власть но при этом понимала что реформа государственного управления необходима. Тем самым Екатерина ослабила Сенат превратив его из законодательного в простой административный орган. Екатерина провела вторую секуляризацию монастырских земель забрав их в казну.
28934. Эпоха просвещенного абсолютизма Екатерины II 25 KB
  Население России увеличилось к концу XVIII до 36 000 000 человек. В условиях веянья идей этих философов в России строилась законная самодержавная монархия. Кроме того в условиях отмирания крепостного права в Европе в России оно лишь усилилось. Целью было реформирование законодательства России но когда был затронут крестьянский вопрос комиссию распустили.
28935. Внешняя политика России в середине и второй половине XVIII в. 39.5 KB
  Внешняя политика России в середине и второй половине XVIII в. Спасло ее лишь воцарение Петра III в России. Петр III заключил мир и союз с Пруссией но его своевременное свержение позволило России не участвовать в войне на стороне ей же битых пруссаков. При поддержке России королем Польши стал Станислав Понятовский в прошлом фаворит Екатерины хотя этому активно противодействовали Франция и Австрия.
28936. Попытки общественно-политической модернизации в России в годы царствования Александра I. М.М. Сперанский и его судьба 38 KB
  Попытки общественнополитической модернизации в России в годы царствования Александра I. России нужны были реформы. Такое положение в России историк Н. Сперанский предложил 4 модели реформирования России: А.
28937. Отечественная война 1812 г. 43 KB
  Русская армия насчитывала около 240 тысяч человек и была разделена на три группы: первая армия командующий Барклай де Толли река Неман 120 тысяч человек; вторая армия командующий Багратион юг Литвы 49 тысяч человек; третья армия командующий А. Тормасов Волынь 44 тысячи человек. Великая армия Наполеона насчитывала 600 тысяч человек имела 1420 орудий. На главном направлении наступала группировка в 220 тысяч человек против 160 тысяч русских.
28938. Движение декабристов 36 KB
  Первые тайные общества появились после окончания заграничного похода русской армии. Членами общества были молодые гвардейские офицеры С. Главной целью общества было уничтожение крепостного права и установление конституционной монархии путем военного переворота. Слабость организации и разногласия между членами общества привели к его самороспуску.