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

74064. Количественные методы исследования химического состава соединений и продуктов 13.94 KB
  Количественный химический анализ имеет целью определение относительного количества отдельных составных частей какоголибо химического соединения или смеси. Применяемые в нём методы находятся в зависимости от качеств состава вещества и потому количественному химическому анализу должен предшествовать всегда качественный химический анализ. Для производства количественного анализа можно применять два различных метода: весовой и объемный. При объёмном анализе измеряются объёмы титрованных содержащих определенное количество реактива растворов...
74065. Аналитические группы катионов 15.03 KB
  К I аналитической группе относятся катионы щелочных металлов калия K натрия N лития Li и катион аммония NH4. Вследствие этого катионы данной группы не имеют группового реагента и открывают их только с помощью частных реакций. Перед проведением частных реакций на катионы I аналитической группы ионы других групп удаляют методом осаждения например в виде карбонатов в нейтральной или щелочной среде. Ко II аналитической группе относятся катионы дающие малорастворимые соединения при взаимодействии с соляной кислотой и ее солями.
74066. Государственно-правовое развитие Англии в Новейшее время 121 KB
  Эволюция государства и права в новейшее время. Основные тенденции развития государства и права в ХХ веке. Новейший период в истории государства и права связан с серьезными изменениями в политической системе многих стран обусловленными глубокими социально-экономическими причинами. Основное назначение современного права состоит в том чтобы сохраняя основные устои общества трансформировать его приспособить к новым общественным потребностям.
74067. Соединенные Штаты Америки в Новейшее время 137.5 KB
  Государственное развитие США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Право США в Новейшее время. Особенности государственного развития США в Новейшее время.
74068. Франция в Новейшее время 99 KB
  Развитие государственного устройства Франции в Новейшее время. Право Франции в Новейшее время. Развитие государственного строя в период между двумя мировыми войнами Государственный строй Франции после Первой мировой определялся Конституцией 1875 г. В 30е годы в условиях острого социального и экономического кризиса во Франции активизируется деятельность профашистских организаций...
74069. Государственное развитие Германии в ХХ веке 140.5 KB
  Государственное развитие Германии в ХХ веке. Право Германии в Новейшее время. Революция 1918 года в Германии. Поражение Германии в Первой мировой войне внутренние противоречия влияние событий в России привели к революционному взрыву в ноябре 1918 г.
74070. Государство и право Китая и Японии в Новое и Новейшее время 168 KB
  Парламент Китая под нажимом Юань Шикая совершившего государственный переворот вносит во Временную конституцию изменения целью которых было расширить права президента и ограничить права парламента. еще больше расширили права президента. Провозглашалось равенство граждан перед законом и национальное равноправие гарантировались...
74071. Предмет, методы и основные источники «Истории права зарубежных стран» 48.5 KB
  Предмет методы и основные источники Истории права зарубежных стран. Истоки права. История ПЗС иногда ее называют Всеобщая история государства и права – изучает возникновение оформление и функционирование правовых обычаев и законов а также их последующие изменения у разных народов мира в отдельные периоды от древности до современной эпохи...
74072. Право Древнего Востока 88.5 KB
  Право Древнего Востока. Право Древнего Египта. Право Древнего Вавилона. Это в свою очередь сказалось на застойном характере восточных социальных структур на отсутствии на Востоке условий для развития тех политических и правовых институтов которые были призваны обслуживать нужды нарождавшегося гражданского общества: общественное самоуправление с правами и обязанностями каждого полноправного гражданина правовые гарантии его интересов прав и свобод.