Броневой трансформатор

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроник

Кафедра ПЭЭА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по предмету: Элементная база ЭА

на тему: Броневой трансформатор

2009

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 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-напряжение цепи питания;

f=50Гц-частота сети питания;

U=5В-напяжение первой вторичной обмотки;

I=1А-ток первой вторичной обмотки;

U=8В-напряжение второй вторичной обмотки;

I=0.5 А-ток второй вторичной обмотки;

U=13В-напряжение третьей вторичной обмотки;

I=0.1-третьей вторичной обмотки.

Годовой выпуск n=250000шт./год.

Руководитель: Коняева О. Л.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ ТЗ

2. Выбор направления проектирования

3. Электрический и конструктивный расчет

3.1 Расчет броневого трансформатора

4. Эскизная проработка элемента и обоснование принятых решений

5. Уточнение и описание конструкции

Паспорт

Выводы

Перечень ссылок

ВВЕДЕНИЕ

За, последние годы широкое применение получила радиоэлектронная техника, характер и функции которой требуют применения десятков и сотен тысяч различных комплектующих изделий. Среди которых трансформаторы составляют весомую и неотъемлемую часть.

Они выполняют ответственную функцию – преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока –и занимают важное место среди элементов радиоэлектронной аппаратуры.

U=220В-напряжение цепи питания ;

f=50Гц-частота сети питания ;

U=5В-напяжение первой вторичной обмотки ;

I= 1А-ток первой вторичной обмотки ;

U=8В-напряжение второй вторичной обмотки ;

I=0.5 А-ток второй вторичной обмотки ;

U=13В-напряжение третьей вторичной обмотки ;

I=0.1-третьей вторичной обмотки .

Годовой выпуск n=250000шт./год.

К примеру, идеальный трансформатор осуществляет трансформацию напряжений или токов, что позволяет получить требуемое напряжение, согласовать напряжение и ток первичной цепи с сопротивлением нагрузки вторичной цепи или дать вторичное напряжение, требующееся для создания вторичного источника питания РЭА.

Благодаря этим достоинствам трансформаторы успешно используются в таких радиоэлектронных устройствах, к которым предъявляются повышенные требования точности и стабильности электрических и эксплуатационных параметров.

Трансформаторы используются в электронной аппаратуре, различных системах автоматического управления и регулирования, в электрооборудовании транспорта и измерительной технике. При помощи трансформаторов можно не только преобразовать электрическую величину, но и реализовать требуемую функциональную зависимость между этими величинами.

В этом курсовом проекте решается задача конструирования маломощного броневого трансформатора, предназначенного для работы в вычислительной техники. Вся трудность заключается в том, что трансформаторы имеют большие габариты, массу что значительно ограничивает их применение. То есть данный курсовой проект является вкладом в процесс развития маломощных трансформаторов.

1. АНАЛИЗ ТЗ

Согласно технического задания необходимо спроектировать трансформатор с такими характеристиками

U=220В-напряжение цепи питания ;

f=50Гц-частота сети питания ;

U=5В-напяжение первой вторичной обмотки ;

I=1А-ток первой вторичной обмотки ;

U=8В-напряжение второй вторичной обмотки ;

I=0.5 А-ток второй вторичной обмотки ;

U=13В-напряжение третьей вторичной обмотки ;

I=0.1-третьей вторичной обмотки

Годовой выпуск n= 250000шт./год.

По условиям ТЗ проектируемый трансформатор предназначен для вычислительной техники. По ГОСТ 15150-69 он относится к первой группе исполнения УХЛ, категория размещения КР-4.2 (аппаратура, предназначенная для эксплуатации в помещениях с искусственным климатом). Общие нормы климатических воздействий на РЭА для исполнения УХЛ приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Общие нормы климатических воздействий на РЭА

Исполнение	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 должна выдерживать нормативные воздействия, приведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Вычислительная РЭА. Нормы климатических и механических воздействий для 1-й группы

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 согласно заданию по климатическому исполнению эксплуатирован в климатических районах с умеренным климатом в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях.

В конструкции трансформатора имеется сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью и малым уровнем потерь и возможно большей индукцией насыщения Обычно для трансформаторов питания применяются разрезные сердечники, полученные из набора отдельных пластин. Разрезные сердечники требуют введения дополнительных элементов конструкции, обеспечивающих их сжатие и механическое соединение для уменьшения воздушного зазора. Сердечник обычно изготавливают из стальной ленты и пластин, а также из пермалоя и феррита. Для исключения контакта между слоями ленты и пластин, приводящего к увеличению потерь в сердечнике, который имеет конечную толщину. Поэтому высокой магнитной проницаемостью обладает только часть сечение сердечника, чем более тонкие ленты используется в сердечнике.

Изготовить трансформатор, одновременно удовлетворяющий требованию минимальной массы, стоимости, перегрева, и падения напряжения, невозможно. Например, если предъявляется требование минимальной стоимости, то в связи 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 минимальную массу, то следует уменьшить сечение сердечника и увеличивать окно, а необходимый режим 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. Ленточные разрезные сердечники в настоящее время нормализованы.

Основными требованиями к магнитному материалу, применяемому в трансформаторах питания , являются высокая индукция насыщения и малые потери . Для маломощных трансформаторов, питающихся напряжением частотой 50-400 Гц, основным требованием является высокая индукция насыщения. При увеличении размеров трансформаторов объём сердечника увеличивается быстрее, чем поверхность охлаждения .

При использовании ленточных проводников увеличивается коэффициент заполнения , не возникает пустот между обмотками, значительно улучшается теплоотвод, увеличивается долговечность трансформатора и способность выдерживать перегрузки .

2. выбор направления проектирования

Конструкция заданного маломощного трансформатора в большей мере зависит от заданных характеристик. Следовательно, после анализа технического задания стало известно, что конструируемый трансформатор должен иметь следующие исходные данные: U=220В-напряжение цепи питания;

f=50Гц-частота сети питания;

U=5В-напяжение первой вторичной обмотки;

I=1А-ток первой вторичной обмотки;

U=8В-напряжение второй вторичной обмотки;

I=0.5 А-ток второй вторичной обмотки;

U=13В-напряжение третьей вторичной обмотки;

I=0.1А-ток третьей вторичной обмотки .

Годовой выпуск n= 250000шт./год.

Так как трансформатор имеет большие электромагнитные силовые потоки, а соответственно большие размеры обмоток элемента. Для уменьшения размеров и массы важную роль играет грамотный подбор материалов составных частей трансформатора .

На основании практических данных наиболее приемлемым при данных условиях считается стержневой трансформатор.

Но учитывая условия внешних механических и физических воздействий более целесообразно использовать броневой трансформатор .

Учитывая недостатки в существующих трансформаторах, относительно проектирования выбираем следующие направления:

1.  Для стяжки трансформатора используем обойму специальной формы ;

2.  Фиксация всей конструкции к основанию происходит болтовыми соединениями ;

3.  Токосъем выполним в виде паянного соединения контактов трансформатора с отводящими элементами;

4.  Обмотка трансформатора – открытого типа , то есть крышки не имеет, так как условия работы – лаборатории, жилые дома и другие подобные помещения.

 

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

3.1 Расчет броневого трансформатора

1 Определение суммарной мощности вторичных обмоток (габаритная мощность) трансформатора по формуле (5.1)

P = , (5.1)

Где n-число вторичных обмоток

Подставляем значения на основе исходных данных и определяем суммарную мощность вторичных обмоток :

P=5*1+8*0.5+13*0.1=5+4+1.3=10.3 ВА