Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Расчет числа витков обмоток трансформатора

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Оглавление.

Введение. 4

1. Тема курсовой работы. 5

2. Исходные данные для проектирования. 6

3. Индивидуальное задание и его структура. 7

4. Рекомендации по выполнению курсовой работы. 10

4.1 Расчет числа витков обмоток трансформатора. 10

4.2 Расчет токов и сечения проводов обмоток. 11

4.3 Расчет размеров катушек первичной и вторичной обмоток

при размещении их на разных стержнях. 12

4.4 Расчет тока короткого замыкания трансформатора с

обмотками на разных стержнях. 16

4.5 Расчетная нагрузочная характеристика трансформатора с

разнесенными обмотками. 19

4.6 Секционирование вторичной обмотки. 22

4.7 Электрическая схема трансформатора. 25

4.8 Нагрузочные характеристики трансформатора. 26

4.9 Определение допустимой продолжительности сварки. 27

4.10 Заключение по курсовой работе. 28

5. Требования по оформлению работы. 28

6. Защита курсовой работы. 29

Библиографический список. 30

Приложения. 31

Введение.

Курсовая работа выполняется студентами 4 курса (8 семестр) очной формы обучения по специальности «Механизация сельского хозяйства» (311300), специализация - «Эксплуатация электромеханических установок» (311305).

Тема курсовой работы соответствует учебной программе ГОС ВПО от 19.04.2004 г. по дисциплине СДС 05 «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве». Общая трудоемкость дисциплины составляет 94 часа, из них на выполнение курсовой работы предусмотрено 16 часов внеаудиторной работы.

При выполнении курсовой работы студент творчески применяет полученные при освоении дисциплины знания для решения инженерных задач, связанных с рациональным применением электрической энергии в сельском хозяйстве, работает с учебной, справочной, научной литературой.

Качество выполнения студентом задания позволяет оценить уровень подготовки студента к самостоятельной инженерной деятельности.

Цель издания – обеспечить методически и облегчить выполнение курсовой работы по дисциплине «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве». Методические указания служат руководством к выполнению курсовой работы и содержат достаточный объем справочной информации.

Выполнение курсовой работы способствует закреплению теоретических знаний и приобретению практических навыков при выполнении инженерных расчетов.

Тема курсовой работы

Непременным условием успешного создания нового электрооборудования, модернизации, восстановления и ремонта существующих сварочных установок является знание электрических, технологических процессов протекающих при сварке, особенностей работы источников питания сварочной дуги, возможностей воздействия на процесс электрической сварки электрическими методами и умение применять эти методы в инженерной работе.

Курсовая работа выполняется на тему «Расчет сварочного трансформатора». Студент должен выполнить расчет и проектирование трансформатора для дуговой сварки током до 200А. Такие трансформаторы находят широкое применение в крестьянских, фермерских, личных подсобных хозяйствах, а также в ремонтных, строительных кооперативах и т.п.

Каждый студент выполняет курсовую работу по индивидуальному заданию, которое выдается ведущим преподавателем. В ходе выполнения курсовой работы студент должен уяснить, что для сварочного трансформатора первостепенное значение для получения необходимой нагрузочной характеристики имеет не только число витков обмоток и размер магнитопровода, но и размещение обмоток на магнитопроводе, определение которого и является одной из основных задач при проектировании сварочного трансформатора.

Студентом может быть предложена другая тема, если ее содержание соответствует изучаемой дисциплине. По согласованию с преподавателем она может быть выполнена в виде реферата или научной работы, инициатива студентов поощряется.

Исходные данные для проектирования

Расчет сварочного трансформатора отличается от расчета обыкновенного силового трансформатора. При расчете силового трансформатора исходят из заданной мощности, КПД и сопротивления короткого замыкания.

При расчете сварочного трансформатора к перечисленным исходным данным добавляются: получение внешней нагрузочной характеристики, согласующейся с вольтамперной характеристикой дуги; обеспечение условий устойчивого зажигания и горения дуги; возможность регулирования сварочного тока.

Практический интерес представляют сварочные трансформаторы, которые можно включать в обычную бытовую электрическую сеть. Такие трансформаторы удобны для применения в фермерских хозяйствах, малых предприятиях, в индивидуальном пользовании и в других случаях.

Бытовые электрические проводки, как правило, выполняются алюминиевыми проводами сечением 2.5 или 4 мм². При допустимой плотности тока 8…10А/мм² они допускают токовую нагрузку в 19…25А и 32…40А соответственно.

Принимая напряжение холостого хода трансформатора 60В, а напряжение сети – 220В, находим коэффициент трансформации трансформатора

где U₁ – напряжение питания трансформатора

U₂₀ - напряжение холостого хода трансформатора

В первом приближении возможную максимальную величину сварочного тока находим из соотношения

где I₁ – ток допустимый для электропроводки.

Для алюминиевого провода сечением 4 мм² I₁ =(32…40)А, тогда I₂ =(32…40)·3,66=(115…144)А, следовательно, электросварка может осуществляться штучными электродами диаметром 2..3 мм.

Следует иметь в виду, что ток сварки можно увеличить, если увеличить коэффициент трансформации, но это влечет уменьшение напряжения холостого хода трансформатора, что отрицательно сказывается на зажигании и стабильности горения дуги.

Для ориентировочного определения необходимой площади сечения магнитопровода стержневого трансформатора можно воспользоваться формулой [3]

где S₁ – мощность потребляемая трансформатором, ВА;

f – частота тока, Гц;

С – коэффициент, зависящий от способа охлаждения трансформатора; при естественном воздушном охлаждении С=6…8.

Мощность потребления трансформатора равна

где U_q – напряжение сварочной дуги. При токе дуги более 100А напряжение дуги определяется по эмпирической формуле

U_q =20+0,04 I_q, (1)

где I_q – ток сварочной дуги.

η – КПД трансформатора, для трансформатора малой мощности принимается η =0,6-0,7.

Тогда при токе сварки I_q =100А и напряжении дуги U_q =24В мощность потребления трансформатора будет равна

А площадь сечения магнитопровода должна составлять

Часто проектировщик ориентируется на готовые магнитопроводы. При этом следует иметь в виду, что сечение магнитопровода и число витков обмоток связано соотношением W~1/S_ст, то есть стремление использовать магнитопровод меньшего размера, приводит к необходимости увеличения числа витков обмоток.

Сварочный трансформатор для получения падающей нагрузочной характеристики изготавливается с повышенным рассечением, поэтому следует использовать П-образный магнитопровод с увеличенным окном.

3. Индивидуальное задание и его структура

При ремонте, восстановлении, модернизации сварочных аппаратов типична ситуация, когда частично или полностью утрачены или повреждены обмотки трансформатора, а магнитопровод цел. Возникает необходимость расчета обмоток трансформатора с целью получения заданных характеристик сварочного трансформатора.

Подобный расчет является содержанием курсовой работы. Расчет выполняется по индивидуальному заданию, шифр задания состоит из двух чисел и выдается преподавателем каждому студенту (шифр 10-02).

Исходные данные определяются по таблицам 1 и 2. Первое число шифра соответствует номеру варианта по таблице 1, второе число шифра соответствует номеру варианта по таблице 2.

В таблице 1 приведены электрические данные для расчета трансформатора: U₁ – напряжение сети питания при частоте тока 50Гц., U₂₀ – напряжение холостого хода трансформатора, I_2Р – расчетный сварочный ток.

Таблица 1.

Электрические данные трансформатора

Вариант	U₁, В	U₂₀, В	I_2Р, А

Эскиз магнитопровода трансформатора представлен на рис.1. В таблице 2 приведена характеристика магнитопровода для вариантов задания.

Рис. 1. Эскиз стержневого магнитопровода

Таблица 2.

Характеристика магнитопровода

Вариант	Размер, см	Материал
a	b	c	d
	3,8	5,5	3,8	Холоднокатаная сталь, В_m=1,6…1,7Тл
	4,0	5,5	4,0
	4,5	5,5	4,5
	5,0	6,0	5,0
	5,0	7,0	5,0
	5,0	8,0	5,0
	5,2	6,0	5,2
	5,2	7,0	5,2
	5,2	7,5	5,2
	3,8	5,5	3,8	Горячекатаная сталь, В_m=1,2…1,4Тл
	4,0	5,5	4,0
	4,5	5,5	4,5
	5,0	6,0	5,0
	5,0	7,0	5,0
	5,0	8,0	5,0
	5,2	6,0	5,2
	5,2	7,0	5,2
	5,2	7,5	5,2

При выполнении работы рекомендуется придерживаться следующего плана:

1. Рассчитать электрические параметры обмоток трансформатора.

2. Выбрать материал и сечение проводов обмоток.

3. Рассчитать размеры катушек первичной и вторичной обмоток для варианта, когда они располагаются на различных стержнях магнитопровода.

4. Вычислить индуктивное сопротивление и ток короткого замыкания трансформатора.

5. Рассчитать и построить нагрузочную характеристику трансформатора и вольтамперную характеристику электрической дуги. Графически определить сварочный ток.

6. Рассчитать числа витков секций разнесенной вторичной обмотки и ток короткого замыкания трансформатора.

7. Разработать принципиальную электрическую схему сварочного трансформатора.

8. Графически определить сварочный ток трансформатора с разнесенной вторичной обмоткой.

9. Определить допустимую продолжительность рабочего времени при сварке.

10.Дать заключение.

Рекомендации по выполнению курсовой работы

Разнесенными обмотками

Для построения нагрузочной характеристики трансформатора воспользуемся уравнением [2]

(28)

Для известных величин U₂₀ и I₂_k принимая значение I₂ равными от 0 до I₂_k вычисляем U₂. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Вольтамперная характеристика трансформатора

I₂							I₂_k
U₂	U₂₀

Известно [2], что рабочая точка сварочного трансформатора, соответствующая режиму дуговой сварки определяется местом пересечения вольтамперных характеристик трансформатора и дуги.

Для построения вольтамперной характеристики дуги воспользуемся уравнением (1) которое графически представляет собой прямую линию с началом в точке с координатой и концом в точке с координатой .

Далее построить совместные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги и графически определить сварочный ток и напряжение дуги в точке пересечения характеристик.

Примерные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги представлены на рис.5.

Рис.5. Вольтамперные характеристики трансформатора и дуги

Если окажется отличным от заданного значения (по индивидуальному заданию), то следует применить секционирование вторичной обмотки трансформатора.

Пример2. Определить сварочный ток трансформатора, если первичная и вторичная обмотки расположена на разных стержнях (Рис.3). Число витков вторичной обмотки . Толщина первичной обмотки см., вторичной - см. Высота обмотки h =17см. Площадь сечения стержня магнитопровода S_СТ=30см².

Вычисляем условный радиус стержня магнитопровода

см.

Определяем средний радиус витка обмоток по формуле

см.

Средняя длина витка обмоток равна

см.

Радиус внешней поверхности обмоток

см.

Индуктивность трансформатора с обмотками на разных стержнях вычисляем по формуле:

Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора равно

Ом.

Ток короткого замыкания трансформатора

Для построения нагрузочной характеристики трансформатора по уравнению

задаем значение I ₂ от 0 до 91,8А и вычисляем U₂:

I ₂, А						91,8
U₂, В		57,2		44,9	29,4

истроим график зависимости U₂=f(I₂)

Рис.6. Расчетные вольтамперные характеристики трансформатора и дуги.

На нем же строим вольтамперную характеристику дуги по уравнению

U_q =20+0,04 I_q

Графически определяем расчетных сварочный ток для стандартного режима I_q_р. Он равен 84А.

Заключение по курсовой работе

По завершению расчетов и проектирования следует отметить степень соответствия полученных результатов исходному заданию. Наметить возможные пути усовершенствования конструкции. Указать область возможного применения трансформатора.

5. Требования по оформлению работы

Объем расчетно-пояснительной записки курсовой работы составляет 15-20 страниц формата А4. Текст может быть рукописным или набираться на компьютере. Графическая часть выполняется на отдельных листах А4 и включается в расчетно-пояснительную записку.

Схемы, графики, таблицы также могут выполняться вручную или с помощью компьютера. По краям листа оставляется поле: сверху и снизу по 20 мм, слева – 30 мм, справа – 10 мм. Все страницы нумеруются.

Содержание курсовой работы следует располагать в следующей последовательности:

- титульный лист;

- оглавление с указанием страниц;

- исходные данные;

- основная расчетная часть;

- заключение;

- список используемой литературы.

Титульный лист оформляется по установленной форме (см. приложение 2).

Защита курсовой работы

В установленные сроки курсовая работа сдается преподавателю на проверку. Проверенная и допущенная к защите работа возвращается студенту для ознакомления с письменными замечаниями преподавателя и назначается дата защиты курсовой работы.

Если работа не отвечает предъявленным требованиям, она возвращается на доработку.

Защита курсовой работы происходит в форме собеседования и оценивается ведущим преподавателем.

Критерии оценки:

«отлично» - оцениваются ответы, которые показывают глубокие теоретические знания материала, творческое применение этих знаний в инженерных расчетах;

«хорошо» - оцениваются ответы, которые достаточно полно освещают заданные вопросы и демонстрируют уверенные навыки инженерных расчетов;

«удовлетворительно» - оцениваются ответы, которые дают общее представление на заданные вопросы и навыки инженерных расчетов.

Библиографический список

1. Белоусов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры. /Справочник/ Н.И. Белоусов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева – М.: Энергия, 1979 -146с.

2. Закс М.И. Трансформаторы для электрической сварки. /М.И. Закс,

Б.А. Качанский, А.А. Печенин – Л.:Энергоатмиздат, 1988. -136с.

3. Зильбернагель В.В. Источники питания сварочной дуги/ В.В. Зильбернагель, В.В. Троценко. Омск: ОмГАУ, 2006г. 138с.

4. Зильбернагель В.В.Расчет тока короткого замыкания сварочного трансформатора с неподвижными обмотками/В.В Зильбернагель.//Вестник ОмГАУ. 2008. № 2, 64-65с.

5. Корнилович С.А. Сварка и наплавка металлов при ремонте машин и оборудования в АПК:учебн.пособие/С.А. Корнилович, В.В.Зильбернагель – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. -232с.

6. Патон Б.Е. Электрооборудование для дуговой сварки/Б.Е. Патон, В.К. Лебедев. –М.: Машиностроение, 1966. -360с.

7. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания/А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов, Л.А. Сергеева. –М.:Радио и связь, 1988. -176 с.

8. Электротехнический справочник в 3т. т.1. Общие вопросы. Электрические материалы/Под общей ред. профессора мЭИ В.Г. Герасимова и др.–М.: Энергопромиздат, 1985.-488с.

9. Электротехнический справочник в 3т. т.2. Электротехнические изделия и устройства./Под общ.ред.профессора МЭИ И.Н. Орлова и др. – М.: Энергоатмиздат. 1986.-712 с.

10. WWW.PSCABLE.ru

11. WWW.Cabelplast.ru.

Приложения

Приложение 1

Обмоточные провода

Приложение 1.1 Размеры медных проводов с эмалевой изоляцией типа

ПЭВ, ПЭС, ПЭТ

Номинальный диаметр проволоки, мм	Сечение проволоки, мм²	Максимальный внешний диаметр провода,мм
ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭС-2	ПЭТ-155
0,750	0,4416	0,81	0,84	0,830	0,83
0,80	0,503	0,86	0,89	0,880	0,89
0,85	0,5672	0,91	0,94	0,930	0,94
0,90	0,636	0,96	0,99	0,990	0,99
0,95	0,7085	1,01	1,04	1,040	1,040
1,000	0,785	1,07	1,10	1,090	1,090

1,06	0,882	1,13	1,16	1,150	1,160
1,12	0,985	1,19	1,22	1,210	1,22
1,18	1,093	1,26	1,28	1,270	1,28
1,25	1,227	1,33	1,35	1,350	1,35
1,32	1,368	1,4	1,42	1,420	1,42
1,400	1,539	1,48	1,51	1,50	1,51

1,500	1,767	1,58	1,61	1,60	1,61
1,600	2,0096	1,68	1,71	1,710	1,71
1,700	2,269	1,78	1,81	1,810	1,81
1,80	2,543	1,89	1,92	1,910	1,92
1,90	2,834	1,99	2,020	2,010	2,02
2,00	3,14	2,09	2,12	2,120	2,12

2,12	3,528	2,21	2,24	2,240	2,24
2,24	3,939	2,34	2,37	2,36	2,37
2,36	4,372	2,46	2,49	2,480	2,49
2,50	4,906	2,6	2,63	2,630	2,63

Приложение 1.2 Размеры круглых проводов с волокнистой изоляцией

типа ПБ

Диаметр проволоки, мм	Номинальная толщина изоляции
0,30	0,72	0,96	1,20	1,68	1,92	2,88	4,08	5,76
1,20	1,57	2,04	2,28	2,57	-	-	-	-	-
1,25	1,62	2,09	2,33	2,62	-	-	-	-	-
1,30	1,67	2,14	2,38	2,67	-	-	-	-	-
1,35	1,72	2,19	2,43	2,72	-	-	-	-	-
1,40	1,77	2,24	2,48	2,77	-	-	-	-	-
1,45	1,82	2,29	2,53	2,82	-	-	-	-	-
1,50	1,87	2,34	2,58	2,87	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-
1,56	1,93	2,40	2,64	2,98	-	-	-	-	-
1,62	1,99	2,46	2,70	2,99	-	-	-	-	-
1,68	2,05	2,52	2,76	3,05	-	-	-	-	-
1,74	2,11	2,58	2,82	3,11	-	-	-	-	-
1,81	2,18	2,65	2,89	3,18	-	-	-	-	-
1,88	2,25	2,72	2,96	3,25	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-
1,95	2,32	2,79	3,03	3,32	-	-	-	-	-
2,02	2,40	2,87	3,11	3,40	-	-	-	-	-
2,10	2,48	2,96	3,19	3,48	-	-	-	-	-
2,26	2,64	3,11	3,35	3,64	4,12	4,36	5,37	6,62	8,40
2,44	2,82	3,29	3,53	3,82	4,30	4,54	5,53	6,80	8,58
2,63	3,01	3,48	3,72	4,01	4,49	4,73	5,74	6,99	8,77

2,83	3,21	3,68	3,92	4,21	4,69	4,93	5,94	7,19	8,97
3,05	3,44	3,91	4,15	4,44	4,92	5,16	6,17	7,42	9,20
3,28	3,67	4,14	4,38	4,67	5,15	5,39	6,40	7,65	9,43
3,53	3,92	4,39	4,63	4,92	5,40	5,64	6,65	7,90	9,68
3,80	4,19	4,66	4,90	5,19	5,67	5,91	6,92	8,17	9,95
4,10	4,50	4,97	5,21	5,50	5,98	6,22	7,23	8,48	10,26

4,50	4,90	5,37	5,61	5,90	6,38	6,62	7,63	8,88	10,66
4,80	5,20	5,67	5,91	6,20	6,68	6,92	7,93	9,18	10,96
5,20	5,60	6,07	6,31	6,60	7,08	7,32	8,33	9,58	11,36

Приложение 1.3 Максимальные диаметры проводов ПБД, ПСД

Диаметр проволоки, мм	D_макс., мм	Диаметр проволоки, мм	D_макс., мм
0,86	1,10	1,74	2,03
0,90	1,14	1,81	2,10
0,93	1,17	1,88	2,17
0,96	1,20	1,95	2,24
1,00	1,29	2,02	2,32
1,04	1,33	2,10	2,40

1,08	1,37	2,26	2,62
1,12	1,41	2,44	2,80
1,16	1,45	2,63	2,99
1,20	1,49	2,83	3,19
1,25	1,54	3,05	3,42
1,30	1,59	3,28	3,65

1,35	1,64	3,53	3,90
1,40	1,69	3,80	4,17
1,45	1,74	4,10	4,48
1,50	1,79	4,50	4,88
1,56	1,85	4,80	5,18
1,62	1,91	5,00	5,38
1,68	1,97	5,20	5,53

Приложение 1.4 Размеры медного прямоугольного провода с волокнистой

изоляцией типа ПБД

b, мм	В, мм, при номинальном размере a, мм
0,9-1,95	2,1-3,8	4,1-5,5
2,1	2,41	-	-
2,26	2,57	-	-
2,44	2,75	2,81	-
2,63	2,94	3,00	-
2,83	3,14	3,20	-
3,05	3,37	3,43	-
3,28	3,60	3,66	-
3,53	3,85	3,91	-
3,8	4,12	4,18	-
4,1	4,42	4,48	-
4,4	4,72	4,78	4,89
4,7	5,04	5,1	5,21
5,1	5,44	5,5	5,61

5,5	5,84	5,9	6,01
5,9	6,24	6,3	6,41
6,4	6,74	6,8	6,91
6,9	7,24	7,3	7,41
7,4	7,74	7,8	7,91
8,0	8,34	8,4	8,51
8,6	8,94	9,0	9,11
9,3	9,64	9,7	9,81
10,0	10,36	10,42	10,53
10,8	11,16	11,22	11,33
11,6	11,96	12,0	12,13
12,5	12,86	12,92	13,03
13,5	13,86	13,92	14,03
14,5	14,86	14,92	15,03

Приложение 1.5 Размеры алюминиевого прямоугольного провода с

волокнистой изоляцией типа АПБД

b, мм	В, мм, при номинальном размере a, мм
1,81-1,95	2,1-3,8	4,1-5,5	6,0-7,0
4,1	4,43	4,48	-	-
4,4	4,72	4,78	4,89	-
4,7	5,04	5,1	5,21	-
5,1	5,44	5,5	5,61	-
5,5	5,84	5,9	6,01	-
5,9	6,24	6,3	6,41	-

6,4	6,74	6,8	6,91	6,94
6,9	7,24	7,3	7,41	7,44
7,4	7,74	7,8	7,91	7,94
8,0	8,34	8,4	8,51	8,54
8,6	8,94	9,0	9,11	9,14
9,3	9,64	9,7	9,81	9,84

10,0	10,36	10,42	10,53	10,56
10,8	11,16	11,22	11,33	11,36
11,6	-	12,02	12,13	12,16
12,5	-	12,92	13,03	13,06
13,5	-	13,92	14,03	14,06
14,5	-	14,92	15,03	15,06

15,6	-	16,05	16,16	16,19
16,8	-	17,25	17,36	17,39
18,0	-	18,45	18,56	18,59

Приложение 2

Образец титульного листа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электротехники и электрификации сельского хозяйства.

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Применение электрической энергии в сельском хозяйстве»

Тема: расчет сварочного трансформатора

Выполнил: _______________

студент ___________ группы

Шифр задания ____________

Проверил: ________________

Омск-2011