Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный университетрадиоэлектроник
Кафедра ПЭЭА
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по предмету: Элементная база ЭА
на тему: Броневой трансформатор
2009
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙУНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ПЭЭА
Специальность ВЕЗ
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект студента
Горобцова Андрея Владимировича
1.Тема проекта: Трансформатор
2. Срок сдачи проекта: 2.12.2009
3. Исходные данные по курсовому:
U/>=220В-напряжениецепи питания;
f=50Гц-частота сети питания;
U/>=5В-напяжениепервой вторичной обмотки;
I/>=1А-токпервой вторичной обмотки;
U/>=8В-напряжениевторой вторичной обмотки;
I/>=0.5А-ток второй вторичной обмотки;
U/>=13В-напряжениетретьей вторичной обмотки;
I/>=0.1-третьейвторичной обмотки.
Годовой выпуск n=250000шт./год.
Руководитель: Коняева О. Л.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ ТЗ
2. Выбор направления проектирования
3. Электрический и конструктивный расчет
3.1Расчет броневого трансформатора
4. Эскизная проработка элемента и обоснование принятых решений
5. Уточнение и описание конструкции
Паспорт
Выводы
Перечень ссылок
ВВЕДЕНИЕ
За, последние годы широкое применениеполучила радиоэлектронная техника, характер и функции которой требуютприменения десятков и сотен тысяч различных комплектующих изделий. Средикоторых трансформаторы составляют весомую и неотъемлемую часть.
Они выполняют ответственную функцию –преобразования посредством электромагнитной индукции одной или несколькихсистем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока –изанимают важное место среди элементов радиоэлектронной аппаратуры.
U/>=220В-напряжениецепи питания ;
f=50Гц-частота сети питания ;
U/>=5В-напяжениепервой вторичной обмотки ;
I/>=1А-ток первой вторичной обмотки ;
U/>=8В-напряжениевторой вторичной обмотки ;
I/>=0.5А-ток второй вторичной обмотки ;
U/>=13В-напряжениетретьей вторичной обмотки ;
I/>=0.1-третьейвторичной обмотки .
Годовой выпуск n=250000шт./год.
К примеру, идеальный трансформатор осуществляеттрансформацию напряжений или токов, что позволяет получить требуемое напряжение,согласовать напряжение и ток первичной цепи с сопротивлением нагрузки вторичнойцепи или дать вторичное напряжение, требующееся для создания вторичного источникапитания РЭА.
Благодаря этим достоинствам трансформаторыуспешно используются в таких радиоэлектронных устройствах, к которымпредъявляются повышенные требования точности и стабильности электрических иэксплуатационных параметров.
Трансформаторы используются в электроннойаппаратуре, различных системах автоматического управления и регулирования, вэлектрооборудовании транспорта и измерительной технике. При помощитрансформаторов можно не только преобразовать электрическую величину, но иреализовать требуемую функциональную зависимость между этими величинами.
В этомкурсовом проекте решается задача конструирования маломощного броневоготрансформатора, предназначенного для работы в вычислительной техники. Всятрудность заключается в том, что трансформаторы имеют большие габариты, массучто значительно ограничивает их применение. То есть данный курсовой проект являетсявкладом в процесс развития маломощных трансформаторов.
1. АНАЛИЗ ТЗ
Согласно техническогозадания необходимо спроектировать трансформатор с такими характеристиками
U/>=220В-напряжениецепи питания ;
f=50Гц-частота сети питания ;
U/>=5В-напяжениепервой вторичной обмотки ;
I/>=1А-токпервой вторичной обмотки ;
U/>=8В-напряжениевторой вторичной обмотки ;
I/>=0.5А-ток второй вторичной обмотки ;
U/>=13В-напряжениетретьей вторичной обмотки ;
I/>=0.1-третьейвторичной обмотки
Годовой выпуск n= 250000шт./год.
По условиям ТЗ проектируемый трансформаторпредназначен для вычислительной техники. По ГОСТ 15150-69 он относится к первойгруппе исполнения УХЛ, категория размещения КР-4.2 (аппаратура, предназначеннаядля эксплуатации в помещениях с искусственным климатом). Общие нормыклиматических воздействий на РЭА для исполнения УХЛ приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Общие нормы климатическихвоздействий на РЭАИсполнение
Категория
размещения Воздействия температуры, °С Воздействия относительной влажности, % Рабочие Предельные Рабочие Верхн. Нижн. Ср. Верхн. Нижн. Верхнее УХЛ 4.2 +35 +10 +20 +40 +1 98% при 25°С
В соответствии с ГОСТ 25467-82 РЭА должнавыдерживать нормативные воздействия, приведенные в таблице 1.2.
Таблица 1.2 –Вычислительная РЭА. Нормы климатических и механических воздействий для 1-йгруппы Вид воздействия, характеристики Нормы воздействий
Прочность при транспортировании:
ускорение,g
длительность ударного импульса, мс
число ударов, не менее
15
11
1000
Теплоустойчивость:
рабочая температура, °С
предельная температура, °С
40
55 Пониженное атмосферное давление, кПа 70
Холодоустойчивость:
предельная температура, °С -40
Влагоустойчивость:
влажность, %
температура, °С
93
25
Будущий трансформатор должен быть согласнозаданию по климатическому исполнению эксплуатирован в климатических районах с умереннымклиматом в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях.
В конструкции трансформатора имеетсясердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью и малым уровнемпотерь и возможно большей индукцией насыщения Обычно для трансформаторов питанияприменяются разрезные сердечники, полученные из набора отдельных пластин. Разрезныесердечники требуют введения дополнительных элементов конструкции, обеспечивающихих сжатие и механическое соединение для уменьшения воздушного зазора. Сердечникобычно изготавливают из стальной ленты и пластин, а также из пермалоя и феррита.Для исключения контакта между слоями ленты и пластин, приводящего к увеличению потерьв сердечнике, который имеет конечную толщину. Поэтому высокой магнитной проницаемостьюобладает только часть сечение сердечника, чем более тонкие ленты используется всердечнике.
Изготовить трансформатор, одновременноудовлетворяющий требованию минимальной массы, стоимости, перегрева, и падения напряжения,невозможно. Например, если предъявляется требование минимальной стоимости, то всвязи с тем, что стоимость проводов (меди) значительно выше сердечника (стали),выгоднее увеличить размеры и массу сердечника и уменьшать окно.
Если же важно, чтобы трансформатор имел минимальнуюмассу, то следует уменьшить сечение сердечника и увеличивать окно, а необходимыйрежим работы сердечника обеспечивать, увеличивать число витков.
Лучшие магнитные свойства имеют ленточные сердечники,у которых направление магнитных силовых линий совпадает с направлением проката.Кроме того, в них можно использовать очень тонкие ленты толщиной до 0,01 мм. Ленточныеразрезные сердечники в настоящее время нормализованы.
Основными требованиями к магнитному материалу,применяемому в трансформаторах питания, являются высокая индукция насыщения и малыепотери. Для маломощных трансформаторов, питающихся напряжением частотой 50-400Гц, основным требованием является высокая индукция насыщения. При увеличении размеровтрансформаторов объём сердечника увеличивается быстрее, чем поверхность охлаждения.
При использовании ленточных проводников увеличиваетсякоэффициент заполнения, не возникает пустот между обмотками, значительно улучшаетсятеплоотвод, увеличивается долговечность трансформатора и способность выдерживатьперегрузки .
2. выбор направления проектирования
Конструкция заданного маломощноготрансформатора в большей мере зависит от заданных характеристик. Следовательно,после анализа технического задания стало известно, что конструируемый трансформатордолжен иметь следующие исходные данные: U/>=220В-напряжениецепи питания;
f=50Гц-частота сети питания;
U/>=5В-напяжениепервой вторичной обмотки;
I/>=1А-токпервой вторичной обмотки;
U/>=8В-напряжениевторой вторичной обмотки;
I/>=0.5А-ток второй вторичной обмотки;
U/>=13В-напряжениетретьей вторичной обмотки;
I/>=0.1А-токтретьей вторичной обмотки .
Годовой выпуск n= 250000шт./год.
Так как трансформатор имеет большие электромагнитные силовыепотоки, а соответственно большие размеры обмоток элемента. Для уменьшения размерови массы важную роль играет грамотный подбор материалов составных частей трансформатора.
На основании практических данных наиболее приемлемым приданных условиях считается стержневой трансформатор.
Но учитывая условия внешних механических и физических воздействийболее целесообразно использовать броневой трансформатор .
Учитывая недостатки в существующихтрансформаторах, относительно проектирования выбираем следующие направления:
1. Для стяжки трансформатораиспользуем обойму специальной формы ;
2. Фиксация всей конструкции к основаниюпроисходит болтовыми соединениями ;
3. Токосъем выполним в виде паянного соединенияконтактов трансформатора с отводящими элементами;
4. Обмотка трансформатора – открытоготипа, то есть крышки не имеет, так как условия работы – лаборатории, жилыедома и другие подобные помещения.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
3.1 Расчет броневого трансформатора
1 Определение суммарной мощностивторичных обмоток (габаритная мощность) трансформатора по формуле (5.1)
/>P/> = />/>,(5.1)
Где n-число вторичных обмоток
Подставляем значения на основеисходных данных и определяем суммарную мощность вторичных обмоток :
P/>=5*1+8*0.5+13*0.1=5+4+1.3=10.3ВА
2 Выбираем конфигурацию магнитопровода.
В соответствии с рабочей частотойвыбирается материал и толщина лентына основании таблицы-3.1Виды магнитопроводов.
В качестве материала длямагнитопровода выбираем сталь Э310 с толщиной ленты 0.35мм
3Определение ориентировочныхвеличин
Находим индукцию потаблице 5-1
В=1.55тл–индукция;
d=3.5 а/мм/>-плотность тока, на основании таблицы5.2–Таблица плотности тока ;
k/>=0.13-коеффициент заполненияокна, из таблицы 5.3- Таблица зависимости коэффициента конфигурации магнитопровода
k/>=0.93– коэффициент заполнениясечения магнитопровода сталью, из таблицы5.4- Коэффициент заполнения окна отсечения магнитопровода сталью.
4 По формуле (5.2) определяем произведениесечения стали магнитопровода на площадь его окна. Однозначно определяет требуемыйтипоразмер магнитопровода :
S/>S/>=/> , (5.2)
Тогда, подставив значения, получим :
S/>S/>=/>/>см4.
5 Из таблицыП2-2 (1) выбираеммагнитопровод: ШЛМ16*20, у которого S/>S/>=7.5см4, S/>=3.20см2– активнаяплощадь сечения магнитопровода; G/>= 0.210кг-вес магнитопровода;
Габаритные размеры:
h=26,0мм;
a=16,0мм;
c=9,0мм;
C=50,8мм;
H=42,4мм;
B=20,0мм;
6 По формуле (5.6) икривой, рисунок5.2определяем потери в стали для индукции В=1,55 (Тл).
Р/>= р/> * G/>, (5.6)
Где р/> — удельные потери ( на 1 кг стали );
G/> — масса магнитопровода.
Тогда
Р/>=4*0.21=0.84 Вт .
7 По формуле1.59 находим активнуюсоставляющую тока холостого хода при максимальном напряжении питающей сети В).
(U/>=220).
I /> = />, (1.59)
Где Р/>-полные потери в стали ;
I />/>=0.003А
8 Находим полнуюнамагничивающую мощность в стали по формуле(1.62) и кривой рисунок 5.2 .
Q />= q />* G/>, (1.62)
где q />-полная удельнаянамагничивающая мощность, (q />= 20В*А/кгна основании рисунка5.2 ).
Тогда:
Q />=20*0.210=4.2 В*А
9 По формуле1.61находимреактивную составляющую тока холостого хода (U/>=220В).
I />=/>, (1.61)
Где Q/> — намагничивающая мощность, мощность которая необходима для создания в магнитопровода трансформатора заданногозначения магнитной индукции .
Значит
I />=/> А .
10 Находим абсолютное иотносительное значение тока холостого хода.
а) по формуле (1.60):
I/>=/> , (1.60)
Тогда
I/>=/>=0.019 А ;
б) по формуле (5.7):
I />= /> = /> , (5.7)
где />/>-суммарнаямощность вторичных обмоток
/>=0.6 –из таблицы5.5;
cos />=0.9 -из таблицы 5.5.
I />=/> А.
Ток холостого ходавыразим в процентах по формуле (5.8).
I %=/> , (5.8)
тогда
I %=/> %.что допустимо
11 По формулам (5.8)-(5.11)и таблице 5.6находим число витков обмоток :
/>/>=/>, (5.8)
E/>=U/>(1-∆U%*0.01)Э.Д.С.первичной обмотки; (5.11)
EnUn(1-∆U%*0.01)Э.Д.С. вторичных обмоток; (5.12)
E/>=220(1-13*0.01)=191.4
E=5(1+25*0.01)=6.25
E=8(1+25*0.01)=10
E=13(1+25*0.01)=16.25
/> />= /> = 1738 витков; />/> = /> =56 витков ;
/>/>=/> =90 витков ;
/>/>=/> = 147 витков .
12 По формуле (2.3) и таблице 5.12 находимориентировочные значения величины плотности тока и сечения проводов обмотки .
S/> =/> , (2.3)
Где />-плотность тока (по таблице5.2 />= 1.9-1.3 А/мм/> ) :
/>/> = 3.5 А/мм/>; />/>=3.8А/мм/> ; />/>=3.7А/мм/> ; />/>=3.6А/мм/>;
S />/>= /> мм/>;
S />/>= /> мм/>;
S />/>= /> мм/>;
S/>/>=/> мм/>.
13 Выбираем стандартныесечения и диаметры проводов ПЭВ-2 из таблицы П1-1 Номинальные данные обмоточныхпроводов круглого сечения .
Расчётное сечение, мм/>:
S/>/>=0.022мм/> ;
S/>/>= 0.27 мм/>;
S/>/>= 0.13 мм/>;
S/>/>=0.028мм/>.
Номинальный диаметрпроволоки по меди, мм :
d/>/>=0.17мм ;
d/>/>= 0.59 мм ;
d />/>= 0.41 мм ;
d />/>= 0.19 мм;
Максимальный наружныйдиаметр мм:
d />/>=0.21 мм ;
d />/>=0.66 мм ;
d />/>= 0.47 мм ;
d />/>=0.23 мм ;
Вес одного метра медной проволоки, г :
g/>/>=0.202 г/м;
g/>/>=2.43г/м;
g/>/>=1.11г/м;
g/>/>=0.252г/м.
14 Находим фактическиеплотности тока в проводах по формуле (5.14) :
/>/>, (5.14)
Тогда:
/> /> А/мм2;
/>/> А/мм2;
/>/>А/мм2;
/>/>А/мм2 .
15 По формуле (2.1) и графику 2.8 определяемиспытательные напряжения обмоток (эффективные значения, частоты 50Гц ).
Испытательное напряжение–напряжениемежду соседними обмотками, а также напряжение между обмотками и сердечникомтрансформатора, которое трансформатор должен выдержать в течение 1минуты безповреждения изоляции.
При напряжении на зажимахиспытуемой обмотки до 250 В-по таблице 3.7 при нормальных условиях
U/>=1000 В ;
U/>=1000 В ;
U/>= 1.41*220= 311 (2.1)
U/>= 1.41*5=7.07
U/>= 1.41*8=11.3
U/>= 1.41*13=18.4
Uис/>= 1.3кв=1.4*1.3
Uис/>=400В=285.7
16 По формуле (2.4)определяем допустимую осевую длину обмотки на каркасе:
h д=h1-2h/>, (2.4)
где h1= h – 1=26-1 = 25 мм –длина каркаса, мм;
h =26мм -высота окна ;
h/>= 1.5 мм – на основании экспериментальных данных;
h д= 25-2*1.5=22 мм .
17 По формулам (2.6) и(2.7) и графику 2.27 находим число витков в одном слое и число слоёв каждой обмотки.
/>=/>, (2.6)
ky1 =1.12 ;ky2=1.04; ky3=1.05; ky4=1.07;
тогда число витков водном слое каждой обмотки :
/>=/>витков;
/>=/>витков;
/>=/>витков;
/>= />витков;
Определим число слоёвкаждой из обмоток :
N=/> , (2.7)
N1=/>слоёв;
N2=/>слоя;
N3=/>слоя;
N4=/>слоя.
20. Находим радиальныеразмеры катушки по формулам (3.20) и (3.21) .
В качестве межслоевойизоляции для первичной и третьей вторичной обмоток выбираем кабельную бумагутолщиной 0.12мм (1 слой). А для вторичной первой и второй выбираем телефоннуюбумагу толщиной 0.05 .
Выбрав междуслоевуюизоляцию, находим радиальные размеры каждой обмотки по формуле (2.8).
/>=kyNdиз+kмс(N-1)hиз.мс, (2.8)
где />-толщина междуслоевойизоляции ;
/>1=1.12*18*0.21*1.14(18-1)0.05=5.20мм;
/>2=1.06*2*0.66*1.08(2-1)0.09=1.49мм;
/>3=1.28*2*0.47+1.07(2-1)0.09=1.29мм;
/>4=1.10*2*0.23+1.11(2-1)0.09=0.6мм.
В качестве междуобмоточнойизоляции используем два слоя телефонной бумаги марки КТН (0.05мм) и батистовуюленту (0.16мм) с половинным перекрытием. Поверх каркаса пропиточную бумагу маркиЭИП-63Б (0.11мм) в один слой. Междуслоевая изоляция телефонная бумага марки КТН(0.05).На первичную обмотку берем пропиточную бумагу марки ЭИП-50 (0.09мм).
Толщину каркаса принимаемравной hиз2 = 1.5 мм.
21.По графику рисунка2-28 определяем kв= 1.05 при b/a=20/16=1.25 kно=1.7
22. Радиальный размеркатушки, её толщину определяем из выражения (5.21).
/>=/>+(h/>+/>1+k/> h/>+/>2+ k/> h/>+…+ k/> h/> )k/> (5.21)
где />-зазор между корпусом и сердечником;
h/> — толщина каркаса; h/> — толщина междуобмоточнойизоляции
h/> — толщина наружной изоляции
/>1,/>2,/>3,/>4 — радиальныеразмеры обмоток ;
k/> — определяем по рисунку(2-31)
k/>. k/> -определяем по рисунку (2-28)
=0.5+(1.61+5.20+1.50*0.24+1.49+1.20*0.24+1.29+1.25*0.24+0.6++1.35*0.24)1.05= 12.53 мм .
19. Определяем зазормежду катушкой и сердечником ( значение коэффициента выпучивания берём изтаблицы 3.9 ): для броневого трансформатора величина зазора равна C-/> , (то 0.5 до 2 мм ) 16-12.53*1.12=2 – что является допустимым .
24. Определяем потери вмеди обмоток :
а) по формуле (2.10)находим среднюю длину витка каждой обмотки :
/>=[2((ак+вк)+2П rn] 10-3, м,(2.10)
Где
r1=1/2/>1 k/> ;
r1=0.5*5.2*1.05=2.73
ак=а+2∆3+2h/> k/>=16+2*0.5+2*1.16*1.05=20.38
r2=0.5*1.49*1.05=0.78
вк=в+2∆3+2h/> k/>=
=20+2*0.5+2*1.16*1.05=24.38r3=0.5*1.29*1.05=0.67
r4=0.5*0.6*1.05=0.31
/>1=[2(20.38+24.38)+2*3.14*2.73]10-3=0.106м,
/>2=[2(20.38+24.38)+2*3.14*0.78]10-3=0.094м,
/>3=[2(20.38+24.38)+2*3.14*0.67]10-3=0.093м,
/>4=.[2(20.38+24.38)+2*3.14*0.31]10-3=0.091м,
б) по формуле (2.15)определяем вес меди каждой обмотки :
Gм= />*/>*g*10-3, (2.15)
Где />-средняя длина витка ;
/> — общее число витков обмотки ;
g – вес одного метрапровода ;
Gм1=0.106*1738*0.202=37.2г;
Gм2= 0.094*56*2.43=12.7г;
Gм3= 0.093*90*1.11=9.2г;
Gм4= 0.031*147*0.252=3.3г.
в) Определяем потери вкаждой обмотке по формуле (5.14 ):
Предельно допустимаятемпература провода 105ºС
Pм=2.65*/>2 * Gм, (5.14)
где /> — плотность тока, А/мм2 ;
Gм-вес провода, кг;
Pм1=2.65*3.52*37.2*10-3=1.2Вт;
Pм2=2.65*3.82*12.7*10-3=0.48 Вт;
Pм3=2.65*3.72*9.2*10-3=0.33Вт;
Pм4=2.65*3.62*3.3*10-3=0.11Вт.
г) Находим суммарные потерив меди катушки по формуле (5.13):
Pм= Pм1+Pм2+Pм3+Pм4, (5.13)
тогда:
Pм= 1.2+0.48+ 0.33+0.11=2.12Вт .
25 Определяем тепловоесопротивление по формулам (3.42),(3.26), (3.25), (3.15):
Rк=/>=/>=67, (3.42)
δк=1.253 см2
λк= 1*10-3 вт/см2 ºС
Sк= 2*λ(а+в)=2*2.26(1.6+2)=18.72 см2
Rм= /> /> (3.26) λк=1.56*10-3 вт/см ºС
Vк=2ch(a+b+/>)=2*9*2.6(1.6+2+/>)=829
r2=172 =289
r=/>+c=/>+9=17
Rом=/>=/> (3.25)
Sохл.к=2[c(2a+Пc)+h(a+Пc)]=2[9(2*1.6+3.14*9)+2.6(1.6+3.14*9)
Rос=/>=/> /> (3.15)
Rс.т=/> />ст =1.5*10-3вт/см2 ºС
Rс.б=/> />ожл.б =1.7* 10-3вт/см2 ºС
Sохл.ст=a(4c+2h+Пa)=1.6(4*9+2*2.6+3.14*1.6)=74
Sохл.б=2b(2c+h+Пa)=2* 2(2*9+2.6*2.6+3.14*1.6)=102
26. Определяем величинутеплового потока катушки-сердечник по формуле (3-54):
/> (3-54)
/>
27. Определяем тепловоесопротивление катушки от максимально нагретой области до корпуса поформуле(3-51):
x=/> (3-51)
x=/>
28. Определяем величинутеплового потока от сердечника к катушке по формуле (3-60), так как х
/>; (3-60)
/>
29. Так как /> положителен, то величину максимального превышениятемпературы катушки определяем по формуле (3-61):
/> (3-61)
/>
30. Определяем среднийперепад температуры в катушке по формуле (3-62)
/> (3-26)
/>
31. Определяемсреднеобъемное превышение температуры катушки по формуле (3-58):
/> (3-58)
/>
/>
/>
32. Определяем максимальнуюи среднюю температуры проводов обмотки:
/>
/>
33. На основаниипроведенного расчета видно, что принятые в расчете провода марки ПЭВ-2 спредельно допустимой температурой +105/> могутбыть использованы в данном трансформаторе.
34. Определяем активныесопротивления обмоток по формуле (5-15)
При температуре />
/> />Ом/> (5-15)
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом;
/>Ом.
35. Определяем полныеактивные сопротивления пар обмоток трансформатора, приведенные к его первичнойобмотке, по формуле (5-17):
/> (5-15)
/> Ом;
/> Ом;
/> Ом.
36. Определяеминдуктивное сопротивление пар обмоток трансформатора по формулам(5-22),(5-23),(5-24),(5-27),(5-28),(5-34):
g/>=0.2235/>h/>0.2235(2.2+0.52)=0.6; (5-22)
g/>=0.2235/>h/>0.2235(2.1+0.149)=0.5;
g/>=0.2235/>h/>0.2235(2.1+0.129)=0.49;
g/>=0.2235/>h/>0.2235(2.1+0.06)=0.48.
g/>=/>/>=/>; (5-23)
g/>=/>/>=/>;
g/>=/>/>=/>.
/> (5-24)
/>
/>
e =1.17
/>. (5-27)
/>/>
/>/>
/>/>
по формуле (5-34)
/>м
/>м
/>м
по формуле (5-28)
/> Ом
/>Ом
/>Ом
37. Определяем коэффициент полезного действия (К.П.Д.) трансформаторапо формуле (5.37) :
/> , (3.34)
где Pст-потерив стали ;
тогда:
/>%
что допустимо
4. ЭСКИЗНАЯПРОРАБОТКА ЭЛЕМЕНТА И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ
В данной работе разрабатывается маломощный броневойтрансформатор Медная проволока обмоток намотана на каркас и через отверстие встенке каркаса выведена на внешнюю поверхность стенки, припаяна к лепестку, скоторого в последствии происходит снимание или подача электрических сигналов.
Токосъем производится с помощью лепестков которыекрепятся к поверхности стенок каркаса трубчатой заклёпкой. Весовою очередьименно через отверстие в трубчатой заклёпке производится вывод контакта обмоткис последующим её соединением пайкой с лепестком. Клёпанные соединенияобеспечивает жесткое соединение стенки каркаса с лепестками, что увеличиваетнадёжность
Выбранная обмоточная проволока марки ШЛМ16/>20 имеет минимальный ТКС,что значительно повышает стабильность установленного сопротивления. Такаяпроволока обеспечивает высокое сопротивление (R=2,2кОм), при диаметре проволокиd=0,07 мм. Шаг намотки tш=0,075 мм обеспечивает разрешающуюспособность d=0,12%.
Для хорошего контакта в резистивномэлементе делается выборка глубиной 10…30*10-3мм иимеет 8-10 класс точности.
Токосъем производится с помощью плоской итонкой пружины, одним концом припаянной к выводу резистора, а другим – к концуконтактной пружины. Её конструкция рассчитана на большой срок службы.
Сама пружина жестко закреплена надержателе, который в свою очередь соединен с осью вращения. приводящей ввращение всю контактную систему.
Фиксация установленного сопротивления иобразование необходимого контактного усилия достигается с помощью контактныхшайб, расположенных на оси вращения. Такая конструкция обеспечивает легкуюрегулировку контактного усилия, надежную фиксацию сопротивления, не требуетбольших усилий для перемещения контактной пружины.
Ещё одно достоинство такой конструкциизаключается в том, что резистор поддается ремонту, в частности замене стержняпружины на оси. А такая замена существенно продлевает строк службы резистора.
Держатель с контактной пружиной и резистивныйэлемент помещаются среди пластмассового корпуса, обеспечивающего изоляцию изащиту от механических воздействий, и удобное крепление резистора.
В целом конструкция проста и надёжна, нетребует больших затрат средств и пригодна для серийного производства.
5. УТОЧНЕНИЕ И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
Сконструированныйпеременный резистор состоит из корпуса, который имеет круглую форму иизготовлен из пластмассы.
Основным элементом в переменном резистореявляется резистивный элемент и контактное устройство.
В данной конструкции электрический контактобмотки с выводом создается обжатием металлической обоймой вокруг конечныхвитков обмотки. Используется и дополнительное крепление – пропитка еёизоляционным лаком. Крепление резистивного элемента производится клеем вспециальном пазе.
Крепление контактной пружины к держателюосуществляется впайкой её в металлический цилиндр с подошвой, прикрепленный кдержателю клеем.
Ось перемещения контактной пружинысовершает свои движения в металлической втулке с наружной резьбой,впрессованной в основание корпуса. На основании втулки, в специальных пазах,располагаются плоские пружины, которые создают фиксацию сопротивленияпосредством обжатия оси вала вращения. Таких пружин имеется 4, они упругие ипластичные, отшлифованные до 10 класса точности, что бы создавать минимальнуюсилу трения с осью вращения. Между держателем и втулкой размещены еще 2 пружиныдля регулировки контактного усилия. В держатель впрессована металлическаяшайба, которая предотвращает преждевременный износ держателя.
На держателе, соосно контактной пружине,есть выступ, который ограничивает угол поворота скользящего контакта.
Токосъемная пружина расположена наддержателем, и одним концом припаяна к токосъему, а другой к выводу.
Ось вращения вставлена в держатель, и наконце имеет паз для стопорных шайб, создающих контактное усилие. Также имеетвыступ для насадки на него фишки для удобства вращения.
Внешние выводы с наружи трансформаторавыполнены в виде пластин-лепестков и держатся клёпаным соединением на стенкекорпуса.
ПАСПОРТ
1. Напряжение источника питания, />…………………………...….220
2. Частота питающей сети, />………………………………….……..50
3. Напряжения вторичных обмоток, />…………..….….5; 8; 13
4. Потребляемый ток, />………………………………………..……0.28
5. Токи вторичных обмоток, />…………………..…….1; 0.5; 0.1
6. Фактическая плотность тока в проводахобмоток, />…………………….............................................3.6;3.8;3.8; 3.7
7. Номинальная мощность, />……………………….……………10.3
8. Потребляемая мощность, />………………………….………...12.8
9. КПД, /> ……………………………………………………………….80
10.Ток холостого хода, />……………………………………...……0.019
11. Тепловое сопротивление катушки, />………………..…….5,1
12. Тепловое сопротивление гильзы, />……………………...…67
13. Максимальное превышение температурыкатушки, />….45,49
14. Максимальная температура проводовобмотки, />......…79,46
15. Масса, кг…………………………………………………………….0,91
Исполнение УХЛ, категория размещения 4.2.
Предназначен для вычислительнойаппаратуры.
Программа выпуска 250000 шт. в год.
ВЫВОДЫ
В результатепроектирования был получен маломощный броневой трансформатор. Егохарактеристики, приведенные в паспорте, при сравнении сразу выделяют егодостоинства и недостатки.
Сам трансформатор имеет довольносущественные габаритные размеры, но этот недостаток компенсируется егонадёжностью и стабильностью что удобно при эксплуатации. Температура нагреваобмоток трансформатора равна 79.460С, так как трансформаторрассчитывался для 105 0С, то есть запас, который особо важен придолговременной эксплуатации обеспечен.
В результате расчетов получилитрансформатор с большей эксплуатационной надёжностью и хорошими электрическимипоказателями для определённых исходных данных .
Недостатком является его крупные габаритыпо сравнению с аналогичными конструкциями, что ограничивает применениетрансформаторов данной конструкции.
Полученная конструкция удобна припроизводстве. Она проста и не требует очень сложного оборудования. Между темконструкция надежна и долговечна. Подлежит ремонту и замене.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1.Т.А.Рычина. Электрорадиоэлементы.Учебник для вузов. М., «Сов. радио», 2006
2.В.Л.Соломахои др. Справочник конструктора—приборостроителя. Проектирование. Основные нормы.Мн. Высшая школа. 2008
3.А.К.Белоусов,В.С.Савченко. Электрические разъемные контакты в радиоэлектронной аппаратуре.М. Энергия. 2005
4.И.И.Белопольский.Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. Изд.2-е, перераб. И доп. М.,«Энергия», 1973.