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

34 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

41853. Изучение и анализ конструкций мостов транспортных автомобилей 86.06 KB
  1 запорное кольцо подшипника; 16 полуосевая шестерня; 2 тормозная колодка; 17 болты крепления к балке заднего моста; 3 тормозной барабан; 18 подшипники ведущей шестерни; 4 шпилька крепления колеса; 19 сальник ведущей шестерни; 5 колпак колеса; 20 фланец; 6 тормозной цилиндр; 21 гайка ведущей шестерни; 7 тормозной щит; 22 кольцо грязеотражательное; 8 подшипник полуоси; 23 распорная втулка; 9 сальник полуоси; 24 регулировочное кольцо; 10 опорная чашка пружины; 25 ведущая шестерня; 11 ...
41854. Использование систем проверки орфографии и грамматики. Форматирование текста 201.77 KB
  Форматирование текста Цель: научиться использовать системы проверки орфографии и грамматики форматировать текст. Обратите внимание что в раскладке продуктов левый край ровный но текст отодвинут от левого края. Задание: Набрать следующий текст: Тесто рассыпчатое 400 г муки 200 г масла 05 стакана воды Растереть масло добавить муку воду всыпать 05 чайной ложки соли и замесить тесто. Порядок выполнения задания №2: Заголовок выровнять по центру с помощью элемента вкладки Главная шрифт полужирный вкладки Главная разрядка 3 пт Команда:...
41855. Ознакомление с устройством и функционированием счётчиков и испытание синхронного суммирующего, реверсивного и десятичного счётчиков 576.67 KB
  Между собой ячейки счётчика соединяют таким образом чтобы каждому числу импульсов соответствовали состояния 1 или 0 определенных ячеек. Каждый разряд счётчика может находиться в двух состояниях. Максимальное число N которое может быть записано в счётчике равно 2п 1 где п число разрядов счётчика.1 Условное изображение трехразрядного суммирующего счётчика показано на рис.
41856. Ознакомление с принципом работы и испытание интегрального цифроаналогового преобразователя 354.81 KB
  При построении устройств связывающих цифровое устройство с объектами использующими информацию в непрерывно изменяющейся форме требуется преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и из цифровой в аналоговую. называют цифро-аналоговым преобразователем ЦАП. Сменяющиеся входные цифровые коды обуславливают сменяющееся ступенчатое напряжение на выходе L идеальная передаточная характеристика ЦАП. ЦАП с весовыми двоичновзвешенными сопротивлениями рис.
41857. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 234.35 KB
  Входным сигналом АЦП в течение некоторого промежутка времени t является постоянное напряжение равное отсчёту uвхkt входной аналоговой функции uвх. За это время на выходе АЦП формируется цифровой обычно двоичный код соответствующий дискретному отсчёту напряжения uвхkt. Количественная связь для любого момента времени определяется соотношением где u шаг квантования входного аналогового напряжения uвх; i погрешность преобразования напряжения uвхkt на данном шаге. Процесс квантования по уровню дискретизированной функции uвхkt...
41858. Изучение и анализ конструкций рамы 95.3 KB
  Ознакомились с устройством рамы различных автомобилей, научились анализировать их конструктивные особенности.
41860. Окислительно-восстановительное титрование. Иодометрическое определение пероксида водорода. Иодометрическое определение растворённого в воде кислорода 65.63 KB
  Сформировать умения по стандартизации раствора тиосульфата натрия; выполнению иодометрического определения пероксида водорода; иодометрического определения растворенного в воде кислорода. При этом к определяемому веществу добавляют взятое в заведомом избытке точное количество стандартного раствора иода. Какую среду сильнокислую слабокислую должен иметь раствор после добавления серной кислоты Почему при добавлении крахмала амилозы к раствору иода появляется синее окрашивание Какие ещё вещества могут взаимодействовать с иодом...
41861. Определение удельной теплоты плавления олова 286.55 KB
  Температура при которой вещество плавится называется температурой плавления вещества. Температура плавления для данного вещества при одинаковых условиях одинакова. Однако это не значит что в процессе плавления к телу не надо подводить энергию.