WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 


«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) В.П. Обрусник МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ...»

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

В.П. Обрусник

МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Руководство

к организации самостоятельной работы

для студентов специальности 210106

«Промышленная электроника»

Д0

Wd Id

W1

+

~

C

~

Томск – 2006

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники В.П. Обрусник

МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Руководство к организации самостоятельной работы для студентов специальности 210106 «Промышленная электроника»

Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром высшего профессионального образования для межвузовского использования в качестве учебного пособия Рецензент: доцент кафедры промышленной электроники ТУСУР, канд. техн. наук Семенов В.Д.

Обрусник В.П.

Магнитные элементы электронных устройств: Руководство к организации самостоятельной работы для студентов специальности 210106 «Промышленная электроника». — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2006. — 61 с.

Изложены вопросы выполнения практических занятий в аудитории по учебному плану и самостоятельной работы студентов по рабочей программе дисциплины. Приведены примеры выполнения контрольных работ в аудитории, индивидуальных заданий для самостоятельного выполнения, контрольные вопросы для усвоения знаний по дисциплине и др.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучаемых на специальности 210106 — промышленная электроника.

Обрусник Валентин Петрович, ТУСУР, 2006 СОДЕРЖАНИЕ Рабочая программа

2 Объемы выполнения практических занятий и самостоятельной работы студентов

4 Индивидуальное задание № 1 (ИЗ1)

4.1 Содержание ИЗ1 и как оно формируется

4.2 Варианты номинальных данных

4.3 Пример техзадания на ИЗ1 при шифре САЕ18КГ............... 12

4.4 Рейтинг ИЗ1

4.5 Требования к оформлению отчета

4.6 Пример выполнения ИЗ1 с шифром СМЕ12КГ

4.7 Пример выполнения и оформления ИЗ1 с шифром ЧАЕ9МВ.. 26 5 Индивидуальное задание № 2 (ИЗ2)

5.1 Содержание

5.2 Рейтинг ИЗ2

5.3 Пример выполнения ИЗ2

6 Таблица 5 — Шифры для определения исходных данных ИЗ1, КР1, КР2

7 Контрольная работа № 1 (КР1)

7.1 Как формируется содержание и выполняется работа.......... 46

7.2 Таблица 2 — Параметры магнитных материалов для контрольной работы № 1 (КР1)

7.3 Таблица 3 — Исполнение и размеры сердечников для КР1.. 48

7.4 Рейтинг КР1

7.5 Пример выполнения КР1 по варианту БМЕ11.3.................. 48 8 Контрольная работа № 2 (КР2)

8.1 Как формируется содержание

8.2 Рейтинг КР2

8.3 Таблица 4 — Параметры для вариантов КР2

8.4 Пример выполнения КР2 по варианту 3

9 Вопросы для проверки знаний, полученных при изучении дисциплины МЭ ЭУ





Литература

–  –  –

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине Магнитные элементы электронных устройств Для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника»

Специальность 210106 «Промышленная электроника»

Факультет электронной техники Профилирующая кафедра Промышленной электроники Курс третий Семестр пятый Учебный план набора 2003 года и последующих лет Распределение учебного времени

–  –  –

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО

В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1 Цель преподавания дисциплины — изучить устройство, принцип действия, основные характеристики в статике и динамике типовых магнитных элементов (трансформаторов и дросселей), являющихся неотъемлемой частью электронных устройств.

1.2 Задачи изучения дисциплины — научить студентов проектировать, рассчитывать параметры и характеристики трансформаторов и дросселей (индуктивностей) типовых конструктивных исполнений — броневых, стержневых, тороидальных и чашечных.

1.3 Перечень дисциплин, необходимых студентам для изучения дисциплины «Магнитные элементы электронных устройств»: теоретические основы электротехники (ТОЭ) по разделу нелинейные цепи с ферромагнетиками; математика по разделам:

линейная алгебра, аппроксимация нелинейных функций; физика по разделу электрические цепи с ферромагнитными устройствами.

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Наименование тем лекционных занятий, их содержание, объем в часах (28 часов) 2.1.1 Основные электротехнические законы для магнитных элементов (МЭ): электромагнитной индукции, полного тока, намагничивания, электромагнетизма. Динамические процессы перемагничивания. Отличительные особенности МЭ электронных устройств, что о них должен знать инженер со специализацией «Электроника и микроэлектроника» (4 часа).

2.1.2 Типовые конструкции МЭ (броневые, стержневые, тороидальные, чашечные), их сравнительная оценка (4 часа).

2.1.3 Геометрические параметры МЭ, их влияние на оптимальное проектирование ферромагнитных устройств (4 часа).

2.1.4 Физические величины МЭ, их расчет: габаритная мощность, потери мощности, плотность тока обмоток, индукция магнитопровода, индуктивности и др. (4 часа).

2.1.5 Классификация МЭ по выполняемым функциям (дроссели электромагнитные, дроссели насыщения, магнитные усилители, умножители и делители частоты, трансформаторы). Принципиальные схемы, принцип работы, схемы замещения, основные характеристики в статике и динамике (6 часов).

2.1.6 Инженерные расчеты магнитных элементов на примерах для трансформаторов и дросселей (6 часов).

2.2 Практические и семинарские занятия, их содержание и объем в часах (18 часов) 2.2.1 Знакомство с разновидностями конструктивных исполнений МЭ. Измерение их параметров с выявлением по справочной литературе недостающих данных. Выдача индивидуальных заданий на дом — 4 часа.

2.2.2 Расчет показателей МЭ по заданным параметрам магнитопровода и катушек (контрольная работа) — 2 часа.

2.2.3 Расчет электрических величин трансформатора (контрольная работа) — 2 часа.

2.2.4 Исследование параметров и характеристик однофазного трансформатора на лабораторном стенде — 4 часа.

2.2.5 Инженерный расчет параметров и электромагнитных показателей однофазного трансформатора, оптимального для заданного тех. задания (защита домашних заданий) — 4 часа.

2.2.6 Контрольная проверка полученных знаний по МЭ электронных устройств (с использованием ЭВМ) — 2 часа.

2.3 Самостоятельная работа (54 часов)

–  –  –

2.4 Методика формирования текущего рейтинга Максимальный рейтинг по дисциплине составляет 120 баллов и определяется по таблице 1.

Таблица 1 — Распределение максимального рейтинга по элементам контроля

–  –  –

Для получения зачета по дисциплине МЭ ЭУ (экзамена нет) нужно получить 110 0,75 82 балла, не меньше.

3 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1 Основная литература 3.1.1 Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств: Учебное методическое пособие. — Томск: ТМЦДО, 2006.

— 154 с.

3.2 Дополнительная литература 3.2.1 Бальян Р.Х., Обрусник В.П. Оптимальное проектирование силовых высокочастотных ферромагнитных устройств. — Томск: Изд-во Томский Госуниверситет. 1987. — 168 с.

3.2.2 Горский А.Н. и др. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. — М.: Радио и связь, 1988. — 178 с.

3.2.3 Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. — М.: Высшая школа. — 408 с.

3.2.4 Михайлова М.М., Филиппов В.В., Муслаков В.П. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. — М.: Радио и связь. — 198 с.

3.2.5 Найвельт Г.С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 575 с.

3.2.6 Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные трансформаторы и дроссели: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 416 с.

3.2.7 Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 416 с.

2 ОБЪЕМЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Согласно рабочей программе учебного плана дисциплине

МЭ ЭУ отводится на аудиторные занятия:

лекции — 28 акад. час.;

практические занятия — 18 акад. час.;

самостоятельная работа (дома, в библиотеке, вычислительных классах и др.) — 54 час.

На практических занятиях предусматривается:

1. Ознакомление студентов с рабочей учебной программой, рейтингом дисциплины, получение содержаний индивидуальных заданий (ИЗ1, ИЗ2) — 2 акад. часа.

2. Написание двух контрольных работ (КР1, КР2) — 22 = = 4 акад. часа. Выполнение лабораторной работы «Исследование 2-х обмоточного однофазного трансформатора» — 4 акад. часа.

3. Консультации по выполнению индивидуальных заданий, их защита, получение зачета — 8 акад. часа.

Всего — 18 акад. часов.

Самостоятельная работа студентов предусматривает:

1. Выполнение индивидуального задания № 1 (ИЗ1) — оптимальное проектирование однофазного двухобмоточного трансформатора по варианту техзадания — 18 часов.

2. Выполнение индивидуального задания № 2 (ИЗ2) — определение индуктивности дросселя при параметрах магнитопровода и обмоток МЭ, полученных в ИЗ1 — 8 часов.

3. Повторение (вспоминание) законов электромагнитной индукции из курса ТОЭ — 4 часа.

4. Изучение содержания учебного пособия по МЭ ЭУ — 12 часов.

5. Работа с дополнительной литературой для дисциплины МЭ ЭУ — 4 часа.

6. Подготовка к выполнению на аудиторных занятиях контрольных работ (КР1, Кр2) — 2 часа.

7. Подготовка к ответам на вопросы при защите индивидуальных заданий и на зачете (экзамене) — 6 часов.

Всего — 54 часа.

4 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 1 (ИЗ1)

4.1 Содержание ИЗ1 и как оно формируется

Задание студентам для ИЗ1 выдается с подшифром, содержащим 5 составляющих, например — САЕ18КГ, что означает:

С — конструкция исполнения МЭ, стержневая;

А — материал обмоток, алюминий;

Е — охлаждение, естественное;

18 — цифра шифра указывает номер варианта исходных данных для расчетов из табл. 1.

В целом, буквами в шифре обозначаются:

Б, С, Т, Ч — конструкции магнитопровода: броневая (Б), стержневая (С), тороидальная (Т), чашечная (Ч);

М, А — медь и алюминий для проводников обмоток;

Е, П — вид охлаждения МЭ: естественное (Е), принудительное (П).

Параметры геометрии МЭ для условий оптимального проектирования по виду технико-экономического показателя:

МВ — минимум веса;

МО — минимум объема;

МС — минимум стоимости;

КГ — компромиссная геометрия.

Данные для параметров оптимальной геометрии приведены в табл. П.7, а, б, в, г.

Все необходимые исходные данные для расчетов в ИЗ1 студент выбирает самостоятельно, пользуясь таблицами Приложения к учебному пособию (см. табл. П.1П.16). Можно также использовать табл. 3 для КР1.

При этом следует учитывать следующее:

– при естественном охлаждении катушки МЭ всегда выполняются с полным заполнением окна магнитопровода (ПЗ) и среднерасчетное значение коэффициента теплопередачи принимается равным 10 Вт/ м2град.;

– для принудительного воздушного охлаждения катушки МЭ конструкций Б и С выполняются с неполным заполнением (НЗ) окна (нужны каналы охлаждения), величину принимают равной 30 Вт/ м2град.;

– если не задана температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой, то берется 50 С;

– рисунки конструкций трансформатора выполнять с обозначениями на рис. 1.1 с обязательным обеспечением соотношений линейных размеров x c a, y b a, z h a.

Шифры для ИЗ1 выдаются преподавателем, ведущим практические занятия.

4.2 Варианты номинальных данных Таблица 14.1 — Варианты номинальных данных для ИЗ1

–  –  –

Расчитать:

1. Габаритную мощность.

2. Рабочую индукцию.

3. Сечение магнитопровода.

4. Плотность тока обмоток.

5. Линейные размеры магнитопровода.

6. Число витков обмоток.

7. Сечение проводников обмоток.

8. Конструктивные параметры катушки — с раскладкой проводников обмоток в окне магнитопровода.

9. Параметры схемы замещения:

– активные сопротивления R1, R2 ;

– реактивные сопротивления X S1, X S 2, X S ;

– сопротивления контура намагничевания X, R.

10. Технические показатели (по разделу 11.7).

–  –  –

Примечание: очень аккуратно нужно отнестись к расчетам индукции, плотности тока и сечения магнитопровода. Ошибки здесь приведут к неправильным результатам для других показателей.

4.5 Требования к оформлению отчета Оформлять результаты выполнения индивидуальных заданий желательно на бумаге формата А4 (210297 мм), можно на тетрадных листах. Изложение текста — рукописное или печатное. Основные требования: аккуратность, нумерация страниц, рисунков, таблиц и формул. Рисунки нужно выполнить в масштабах, учитывающих пропорции (соотношение размеров) рассчитываемых конструкций. После формулы в общем виде она должна быть записана с цифрами параметров ( Sc a b 20 40 800 мм ). Нельзя писать формулу и сразу ответ, иначе трудно проверить правильность подстановки значений параметров, в том числе — их размерность. Обязательно нужно указывать размерности рассчитанных величин. Выполняемые действия должны кратко поясняться, в том числе — ссылками на литературу, и заканчиваться анализом полученного конечного результата. В конце отчета должен быть приведен список использованной литературы.

–  –  –

4.6 Пример выполнения ИЗ1 с шифром СМЕ12КГ Рассчитать двухобмоточный трансформатор с медными (М) обмотками на стерневом (С) магнитопроводе, работающий в условии естественного (Е) воздушного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию компромиссных удельноэкономических показателей (КГ) при номинальных данных:

Первичное напряжение U1 = 220 B;

Вторичное напряжение U2 = 12 B;

I2 = 80 A;

Вторичный ток Частота сети питания 1 = 400 Гц.

Коэффициенты мощности cos и полезного действия — не менее 0,95.

Рассчитать:

1. Габаритную мощность.

2. Рабочую индукцию.

3. Сечения магнитопровода.

4. Плотность тока обмоток.

5. Линейные размеры магнитопровода.

6. Число витков обмоток.

7. Сечение проводников обмоток.

8. Конструктивные параметры катушки.

9. Параметры схемы замещения.

– активные сопротивления R1 и R2;

– реактивные сопротивления Хs1, X’s2, Xs;

– сопротивления контура намагничивания Х, R.

10. Технические показатели.

11. Сделать раскладку проводников обмоток в катушке.

Решение.

Естественное охлаждение воздухом разрешает принять для расчетов значение коэффициента теплоотдачи = 10 Вт/м2·град.

Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное = 50 С и общая температура нагрева t = t0 + = 20 + 50 = 70 C.

Низковольтность обмоток (до 1кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105 С) позволяет использовать простые обмоточные провода с изоляцией класса А и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой. Ожидаются большие сечения обмоток.

Например, при среднерасчитанной плотности тока j = 2,5 А/мм2 получается:

Sn2 = In2/j = 80/2,5 = 32 мм2;

Sn1 = U2·Sn2/U1 = 1232/220 = 1,745 мм2.

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается не более Sn = 14/1 = 14/0,4 = 35 мм2.

При заданной частоте 1 = 400 Гц материалом для магнитопровода целесообразно выбрать нетекстурованную электротехническую сталь из листов горячей прокатки марки 3414(Э44) с толщиной листов 0,2 мм.

Пользуясь данными таблиц П1–П7, выбираем для расчёта трансформатора параметры материала магнитопровода, медных обмоток и показатели геометрии для минимальной стоимости.

Выбранные параметры записаны в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1 — параметры материала магнитопровода

–  –  –

Получаем: B p 0,5 5,8 2,9 Тл (Вs = 1,6Тл).

Так как расчетное значение Вр превышает величину насыщения ферроматериала Вs,то принимаем что Вр = Вs

–  –  –

Решено мотать Вторичную обмотку проводом прямоугольного сечения (шинка) с ширенной аn2 = 2,44 мм и высотой bn2 = = 14,5 и толщиной изоляции и = 0,5 мм (таблица П.13). Первичную обмотку нужно мотать одним проводником с сечением Sn1 = = 2,06 мм2 и диаметром с изоляцией d1и = 1,73 мм стандартным проводом марки ПЭВ-2 (таблица П.14).

–  –  –

Рассчитать двухобмоточный трансформатор с алюминиевыми (А) обмотками на чашечном (Ч) магнитопроводе, работающий в условиях естественного воздушного охлаждения.

Трансформатор должен удовлетворять критерию минимального веса (МВ) на единицу входной мощности при номинальных первичное напряжение U1, В данных: 220;

–  –  –

Рассчитать:

1. Габаритную мощность.

2. Рабочую индукцию.

3. Сечение магнитопровода.

4. Плотность тока обмоток.

5. Линейные размеры магнитопровода.

6. Число витков обмоток.

7. Сечение проводников обмоток.

8. Конструктивные параметры катушки.

9. Параметры схемы замещения:

активные сопротивления R1, R2.

реактивные сопротивления Xs1, Xs2, Xs.

сопротивления контура намагничивания X и R.

10. Технические показатели.

11. Сделать раскладку проводников обмоток в катушке.

Решение.

Естественное охлаждение разрешает принять для расчетов значение коэффициента теплоотдачи = 10 Вт/м2·град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное = 50 С и общая температура нагрева

t t0 20 50 70 °C.

Низковольтность обмоток (до 1 кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105 С) позволяет использовать простые обмоточные провода с изоляцией класса А и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой.

–  –  –

При заданной рабочей частоте f1= 20 кГц материалом для магнитопровода выбрать феррит.

Выбранные исходные данные для расчетов сведены в табл.

1 и табл. 2.

Таблица 1 — Показатели материала магнитопровода

–  –  –

Проводники первичной и вторичной обмоток необходимо сделать многожильными, так как рассчитанные сечения значительно больше Snf 0,7мм 2 при частоте 20 кГц.

8. Раскладка проводников обмоток в окне МЭ Высота для одного слоя (ряда) витков обмотка в катушке

–  –  –

где к зж 0,8 — коэффициент заполнения провода жилой;

u — толщина изоляции, при напряжении до 1 кВ, u 0,1 мм.

Диаметр многожильного провода с изоляцией первичной обмотки:

–  –  –

Здесь с — толщина межслойной изоляции, в среднем — 0,1 мм. Между обмотками выполняется дополнительный слой изоляции (кроме межслойной) с толщиной мо 0, 2 мм.

Нужно увеличить ширину окна с на 12 мм, так как нет места для технологического зазора, принимаем c 19 мм.

Раскладка проводников показана на рис. 2.

9. Параметры схемы замещения Активное сопротивление обмоток

–  –  –

где k — удельное сопротивление Ом*мм2/м при заданном перегреве ;

Wi, Lкi — число витков и средняя длина витка [м] i-ой обмотки;

S ni — сечение провода, мм2 (без изоляции, чистое).

Средняя длина витка первичной обмотки

–  –  –

где Lк, nк — средняя длина катушки по периметру и число катушек на магнитопроводе;

cк, hк — толщина и высота катушки;

W1 — число витков первичной обмотки.

Средняя длина катушки по периметру

–  –  –

5.3 Пример выполнения ИЗ2 Исходные данные: берутся по результатам выполнения ИЗ1. Например, для выполненного ИЗ1 в разделе 4.6 получены данные: W1 264, Wк1 132, d1u 1,73 мм, cк1 7, 4 мм, nсл1 4 ;

Wсл1 38, W2 16, Wк 2 8, a2u 3, 44 мм (толщина шинки вторичной обмотки с учетом изоляции), cк 2 7,2 мм.

Параметры магнитопровода: a 28 мм, b 58 мм, c 40 мм, h 80 мм, a 0,5 103 Гн/м, к зс 0,85. Расшифровки величин см. в примере для ИЗ1.

Требуется определить: значения индуктивностей МЭ, если использовать рассчитанный в ИЗ1 трансформатор в качестве дросселя, имеющего одну обмотку WL1 или WL 2 с параметрами W1 или W2 для трансформатора в ИЗ1. Индуктивность рассчитать для дискретных значений немагнитного зазора 0, 1, 2, 3, 4, 5 мм.

Построить характеристики L f (). Сделать выводы по результатам.

–  –  –

WL1, WL 2 — числа витков индуктивности, пересчитанные от трансформатора.

Всегда WL1 W1, так как добавляются витки, расположенные в пространстве для W2. WL 2 W2, добавляются витки в пространстве для W1.

–  –  –

5.3.3 Определяется число витков WL1 при параметрах проводников Wк1 132, W1сл 38 по ИЗ1 WL1 Wк1 W1сл nсл.1д nк (132 38 4) 2 568 витков.

–  –  –

Выводы по результатам ИЗ2

1. При сохранении постоянства МДС I1 W1 I 2 W2.

Численные значения индуктивностей МЭ существенно зависят от линейных размеров магнитопровода Sc, Lc, его магнитной проницаемости и особенно от числа витков обмотки.

При изменении W в 10 раз — индуктивность меняется в 100 раз.

2. Зависимость индуктивности от толщины немагнитного зазора нелинейная. С увеличением она сначала уменьшается, но при 4 мм почти не меняется.

6 ТАБЛИЦА 5 — ШИФРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ИЗ1, КР1, КР2

–  –  –

7 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 (КР1)

7.1 Как формируется содержание и выполняется работа Контрольная работа выполняется студентами в часы занятий по расписанию, отводится на неё 2 академических часа. Тексты вариантов КР1 составляются преподавателями, согласно шифрам в табл. 5. Буквенные составляющие шифров такие же, как для ИЗ1 (см. раздел 4.1). Первая цифра шифра указывает номер варианта в табл. 2, по которому выбираются параметры магнитных материалов магнитопровода. Вторая цифра указывает вариант в табл. 3, определяющий тип и линейные размеры магнитопровода. Параметры проводников обмоток (М — медные, А — алюминиевые) выписываются из табл. П.1, табл. П.2 Приложения. Особенности естественного (Е) и принудительного (П) охлаждений и соответствующие им значения коэффициентов теплоотдачи, пояснены в разделе 4.1.

В целом преподаватели, ведущие практические занятия, имеют по 2 комплекта заданий на КР1 из 25 вариантов в каждом.

Пример одного из вариантов КР1 с шифром БМЕ.11.3 с его исполнением приведен в разделе 7.5.

Контрольная работа имеет свой рейтинг (см. 7.4) с итогом в 20 баллов.

Ошибки и неточности, допущенные при выполнении контрольной по пунктам рейтинга, снижают фактическое значение итогового балла.

Неявка студентов на контрольную работу без уважительной причины приводит к полной потере 20 баллов.

–  –  –

Примечание. Для шахтованных и ленточных магнитопроводов BS соответствует H S =5 А/см; для ферритов BS соответствует H S =0,2 А/см; всегда a BS H S [Тлм/А].

–  –  –

1. Рисунок МЭ с обозначением геометрических параметров — 2 б.

2. Расчет геометрических показателей — 6 б.

3. Допустимые потери мощности — 3 б.

4. Значение допустимой индукции — 3 б.

5. Плотность тока в обмотках — 2 б.

6. Максимальная габаритная мощность — 2 б.

7. Весовые показатели — 2 б.

Всего — 20 баллов.

Примечание: ошибки в п. 1 не учитываются в других пунктах, хотя они при этом получаются с неверными результатами.

7.5 Пример выполнения КР1 по варианту БМЕ11.3 Определить показатели трансформатора, выполненного на броневом магнитопроводе из двух ленточных сердечников типа ПЛ с размерами: ширина aс = 12,5 мм, толщина bс = 16 мм, ширина окна с = 16 мм, высота окна h = 32 мм (взяты из табл. 3 для варианта 3). Заполнение окна — полное, ввиду естественного охлаждения.

По варианту 11 из табл 2 материал сердечника марки 50Н имеет параметры:

коэффициент заполнения сечения к зс = 0,75;

удельный вес g c = 8,2 г/см3;

удельные потери мощности c = 12 Вт/кг;

при индукции B0 = 0,5 Тл и частоте f10 = 2,5 кГц;

индукция насыщения BS = 1 Тл;

коэффициент потерь мощности на стыке сердечников к = 1,8;

коэффициент влияния частоты на потери в стали = 1,2.

Трансформатор будет выполнен с медными обмотками для работы с частотой питающего напряжения f1 5 кГц в условиях естественного воздушного охлаждения.

Параметры обмоточного материала из меди для температуры нагрева 70 С принимаются (взято 50 С, так как не задано): удельное сопротивление к = 2,1 10 8 Омм, удельный вес g к 8,8 г/см3, среднерасчетный коэффициент заполнения катушки сечениями проводников обмоток к зк 0,35 (данные из табл.

П.1).

Требуется определить (после выполнения рис. 7.1)

1. Геометрические параметры трансформатора:

объем магнитопровода Vc, объем катушек Vк, поверхность охлаждения сердечников П ос и катушек П ок.

2. Потери мощности в обмотках и сердечниках Рк, Рс.

3. Среднюю плотность тока обмоток j и рабрчую индукцию магнитопровода В р, допустимые при номинальном нагреве трансформатора.

4. Максимальную габаритную мощность Р1.

5. Вес трансформатора и его удельное значение Эg на единицу габаритной мощности.

–  –  –

1. Геометрические показатели трансформатора.

Рассчитываются по рис. 2 для броневой конструкции.

Здесь выдержаны соотношения размеров, согласно данным задачи:

c / a x 1,3, b / a y 1,3, h / a z 2,6. Магнитопровод выполняется из 2-х составляющих частей с размерами по сечению ac, bc. Для стандартных обозначений размеров имеем a 2ac, b bc.

Средняя длина сердечника магнитопровода (табл. 2.1 методического пособия):

–  –  –

Примечание: при неполном заполнении окна, но охлаждении естественном, следует брать эту же формулу. То есть Пок ПЗ, но не Пок НЗ.

2. Расчет допустимых потерь мощности.

Потери мощности в катушках

–  –  –

8 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2 (КР2)

8.1 Как формируется содержание В отличие от индивидуальных заданий, где студенты многие параметры выбирают сами, КР2, как и КР1, имеет завершенный вид и выдается на аудиторных практических занятиях как один из 25 вариантов пакета, имеющегося у преподавателя. Студенту надлежит лишь выполнить контрольную за 2 академических часа.

Пример содержания и выполнения КР2 дан в разделе 8.4.

Для преподавателей, составляющих тексты КР2, необходимые параметры приведены в табл. 5. Эти параметры не являются единственными, при необходимости их можно корректировать (преподавателю).

–  –  –

1 20 5 0,05 1,5 0,5 400 8 220 5 12 0,85 2 15 2 0,4 1,2 0,4 250 5 220 2 8 0,8 3 12 2 0,2 2,5 0,4 160 4 220 1,2 4 0,9

–  –  –

4 6 2 0,25 2 0,6 200 2 220 0,5 2 0,7 5 2,5 0,4 0,1 1,4 0,4 500 2 127 1 20 0,7 6 2,5 0,4 0,03 1,5 0,4 250 4 127 0,5 40 0,8 7 2,5 0,4 0,01 1,8 0,5 250 8 127 0,05 80 0,9 8 4 1 0,25 0,8 0,2 500 2 380 5 10 0,7 9 4 1 0,25 0,8 0,2 500 2 380 2,5 10 0,7 10 8 2 0,25 1,5 0,4 250 4 380 1 10 0,8 11 4 1 0,25 0,9 0,2 250 2 380 0,5 10 0,9 12 1 0,25 0,02 0,2 0,05 350 4 100 10 20 0,7 13 1 0,25 0,06 0,2 0,05 250 2 100 5 10 0,8 14 1 0,25 0,25 0,2 0,05 200 1 100 1 5 0,9 15 0,2 0,05 5 0,025 0,01 800 0,1 25 1 10 0,6 16 0,05 0,02 0,6 0,05 0,02 600 0,2 25 0,5 5 0,7 17 0,2 0,05 1,4 0,05 0,02 400 0,2 25 0,05 2 0,8 18 0,05 0,01 0,25 0,01 0,05 300 0,2 50 10 20 0,7 19 0,05 0,01 1 0,01 0,05 250 0,1 50 5 10 0,8 20 0,05 0,01 4 0,01 0,05 500 0.05 50 1 5 0,9 21 0,5 0,1 0,05 0,02 0,01 400 2 110 0,5 20 0,85 22 0,8 0,1 0,05 0,04 0,01 500 2 110 0,5 20 0,8 23 0,8 0,1 0,05 0,03 0,01 500 2 110 1 20 0,8 24 1 0,1 0,04 0,04 0,01 400 2 110 1 20 0,85

–  –  –

Для этого варианта из табл. 5 схема замещения трансформатора (рис. 8.1) имеет параметры:

– суммарное индуктивное сопротивление рассеяния X S 12 [Ом],

– активное сопротивление первичной обмотки R1 2 Ом,

– активное сопротивление вторичной обмотки R2 0,2 Ом,

– сопротивление току намагничивания X 2500 [Ом],

– активное сопротивление от потерь в стали R 400 [Ом],

– проходная емкость Сп 160 пФ,

– коэффициент трансформации кТ 4,

– напряжение питающей сети U1 220 В,

– частота первичного напряжения f1 1200 Гц,

– номинальный ток нагрузки I 2 н 4 А,

– коэффициент мощности нагрузки cos н 0,9.

Определить:

– токи холостого хода I10 и короткого замыкания I1к,

– выходное напряжение U 2 при номинальном токе I 2н,

– резонансные частоты на холостом ходу f px и под нагрузкой f pн,

– коэффициент полезного действия и коэффициент мощности схемы замещения cos при номинальном токе нагрузки,

– длительности переходных процессов при включениях трансформатора на холостом ходу и под нагрузкой.

–  –  –

Литература для выполнения контрольной работы

1. Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств: Учебное пособие. — Томск: ТУСУР, 2006.

9 ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ МЭ ЭУ

1. Назвать 4 основных типоисполнений МЭ ЭУ, их отличительные свойства.

2. Нарисовать по памяти одну из типовых конструкций МЭ ЭУ.

3. Показать (нарисовать) сечение магнитопровода МЭ, выполненного на 2-х типовых сердечниках (броневое, стержневое или тороидальное исполнений).

4. Почему есть МЭ с неполным заполнением окна, когда применение их является целесообразным?

5. Почему при естественном охлаждении формула для поверхности охлаждений катушек берется для случая полного заполнения окна, хотя оно неполное?

6. Как определить объем магнитопровода и катушек?

7. Составить и записать выражения для Lc и Lк у одной из типовых конструкций МЭ, указанных преподавателем.

8. От каких величин и параметров зависит входная мощность МЭ? (3.1).

9. Какие величины определяют потери мощности в сердечниках магнитопровода? (3.4).

10. Какими величинами определяется плотность тока в обмотках? (3.5).

11. Формула закона электромагнитной индукции, пояснить её составляющие. (4.1).

12. Формула закона полного тока, пояснить её составляющие. (4.2).

13. Кривая намагничивания. Нарисовать и пояснить её свойства (рис. 6.1, б).

14. Разновидность МЭ по их функциональному назначению (назвать основные).

15. Чем отличается дроссель от дросселя насыщения?

16. Чем отличается магнитный усилитель от дросселя насыщения?

17. Схема замещения трансформатора и состав её параметров (рис. 10.3).

18. Чем отличается трансформатор напряжения от трансформатора тока?

19. Как найти коэффициент трансформации трансформатора напряжения?

20. Как определить КПД и коэффициент мощности трансформатора напряжения? (11.39), (11.40).

21. Как проверить правильность заполнения окна магнитопровода обмотками?

22. Какие параметры определяют допустимые потери мощности в обмотках МЭ? (3.2).

23. Какие параметры определяют допустимые потери мощности в магнитопроводе? (3.4).

24. Принцип действия трансформатора напряжения.

25. Охарактеризовать 4 типа ферроматериалов для магнитопроводов МЭ, их показатели для Bs, f1, c и др.

26. Какие параметры определяют рабочую индукцию МЭ?

(3.6).

27. Какие параметры определяют плотность тока в обмотках? (3.5).

28. Как определить ток намагничивания трансформатора напряжения?

29. Как определить ток короткого замыкания трансформатора напряжения?

30. Отличительные свойства ферритов, когда они применяются?

31. От чего зависит индуктивность обмоток? От потоков рассеяния? Как её уменьшить?

32. Что является центральным для установления номинальных значений токов и напряжений обмоток МЭ?

Примечание: в скобках после вопросов стоят номера формул и рисунков учебного пособия [1], которые можно использовать для ответов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств. — Томск: ТУСУР, 2006. — 58 с.

2. Бальян Р.Х., Обрусник В.П. Оптимальное проектирование силовых высокочастотных ферромагнитных устройств. Изд-во Томского Госуниверситета, 1987. — 165 с.

3. Белопольский И.И., Каретникова Е.И., Пикалова Л.Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. — М.: Энергия, 1973. — 400 с.

4. Горский А.Н. и др. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. — М.: Радио и связь, 1988. — 176 с.

5. Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. — М.: Высшая школа, 1983. — 408 с.

6. Михайлова М.М., Филиппов В.В., Муслаков В.П. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1983. — 198 с.

7. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. — М.: Энергоиздат, 1986. — 376 с.

8. Найвельт Г.С. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 575 с.

9. Обрусник В.П. Дискретно-управляемые ферромагнитные элементы для преобразования параметров электроэнергии. — М.:

Наука, 1978. — 320 с.

10. Русин Ю.С. Трансформаторы звуковой и ультразвуковой частоты. — М.: Энергия, 1973. — 152 с.

11. Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники. Справочник. — М.: Радио и связь, 1989. — 384 с.

12. Сидоров И.Н. и др. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. Справочник. — М.: Радио и связь, 1985. — 416 с.

13. Бамдас А.М., Блинов И.В., Захаров И.В., Шапиро С.В.

Ферромагнитные умножители частоты. — М.: Энергия, 1968. —




Похожие работы:

«4. Качалов В. А. Проблемы управления качеством в вузах / В. А. Качалов // Стандарты и качество. 2005. № 12. С. 82–87.5. Никитина Н. Ш. Управление качеством образования. Системный подход / Н. Ш. Никитина, М. А. Валеев, П. Е. Щеглов // Системы управления качеством: проектирование, организация, метод...»

«Программа ОФН-17: "Активные процессы в галактических и внегалактических объектах " Проект: "Наблюдательное изучение взаимного влияния галактик и их ближайшего окружения" Ответственный исполнитель: Моисеев А.В., д.ф.-м....»

«Конкурс фэнфиков по произведениям Стивена Кинга "Форнит 2014" Организаторы: сайты Стивен Кинг.ру Творчество Стивена Кинга (http://www.stephenking.ru/), Stephen King Russian Site Русский сайт Стивена Кинга (http://stking.narod.ru/) и Стивен Кинг. Королевский Клуб (http://www.kingclub...»

«2 Основная образовательная программа разработана на кафедре товароведения непродовольственных товаров и кафедре товароведения продовольственных товаров в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для направления подго...»

«УТВЕРЖДЕНО И.о. Президента Закрытого акционерного общества "Санкт-Петербургская Международная Товарно-сырьевая Биржа" 06 июня 2011 г. (Приказ № 268/3) Р.Н. ЛЬВОВ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПОСТАВОЧНОГО ФЬЮЧЕРСНОГО К...»

«Россия: Анализ последних изменений в сфере регулирования медиа и интернета 2015-6 Март 2016 Россия Анализ последних изменений в сфере регулирования медиа и интернета Благодарность Данный буклет был...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ КАТЕГОРИИ B I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа профессиональной подготовки водителей транспортных средств категории B (далее Рабочая программа) разработана в соответствии...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западная академия государственной службы" Рекомендовано для использования в учебном процессе Организация, управление и администрирование в соц...»

«Руководство по эксплуатации az Бортовой компьютер AMATRON+ ZG-B Перед первым вводом в эксплуатацию необходимо проMG 2407 честь и соблюдать руковоBAG0064.0 04.08 дство по эксплуатации! Отпечатано в Германии Храни...»

«ОСТАВИЛ ЛИ ТЫ ЗАВЕЩАНИЕ? [ Русский ] [ ] Идрис Галяутдин Офис по содействию в призыве и просвещении этнических меньшинств в районе Рабва г. Эр-Рияд 2008 –1429 Во имя Аллаха, Милостивого, Милосердного! Хвала Аллаху, Господу миров! Мир и благословение...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.