Фрагмент для ознакомления
2
Контрольная работа по курсу МЭЭУ
Контрольная работа состоит из трех независимых одно от другого заданий:
1. По имеющимся конструктивным параметрам трансформатора необходимо определить возможную максимальную входную мощность трансформатора.
2. По имеющимся параметрам схемы замещения трансформатора определить параметры холостого хода и короткого замыкания, резонансные частоты, КПД, и длительности переходных процессов при включении трансформатора.
3. Привести основные варианты принципиальных схем однофазного дросселя насыщения.
1-е задание.
Имеются 2 ферромагнитных сердечника тороидального типа из материала 79НМ с размерами: аc = 25 мм, вc = 30 мм, с = 120 мм;
Технические показатели сердечников характеризуются параметрами:
коэффициент заполнения: kЗС = 0,75;
удельный вес: gC = 8,5 г/ см3 = 8,5 × 103 кг/м3;
удельные потери мощности: ρC = 190 Вт/кг при индукции: В0 = 0,5 Тл и частоте f10 = 10 кГц;
индукция насыщения: ВS = 1,2 Тл.
На указанных сердечниках выполнен тороидальный однофазный трансформатор с алюминиевыми обмотками, допускающий работу с перегревом не более 40 градусов по Цельсию при частоте: f1 = 20 кГц.
Обмоточный материал имеет параметры:
коэффициент заполнения: kЗК = 0,25;
удельный вес: gК = 2,7 г/ см3 = 2,7 × 103 кг/м3;
удельное сопротивление: ρК = 3,4 × 10–8 Ом × м;
Заполнение окна: неполное;
охлаждение: естественное.
Требуется определить:
1.1. Объемы, веса, поверхности охлаждения магнитопровода и катушек.
1.2. Допустимые потери мощности.
1.3. Плотность тока и индукцию.
1.4. Максимальную входную мощность.
Выполнение 1-го задания.
Сначала обратим внимание на несоответствие исходных данных таблице параметров магнитных материалов, приведенной в [Обрусник В.П. Магнитные элементы электронных устройств. Учебное пособие. ТУСУР. 2012 г., стр. 46]. Магнитопровод, намотанный из ленты марки 79НМ толщиной 0,2 мм имеет удельные потери ρC = 6,3 Вт/кг при индукции: В0 = 0,5 Тл и частоте f10 = 2,5 кГц. Поэтому применяем именно эти данные из табл. 2 учебного пособия. В качестве f1 также берем значение 5 кГц.
2-е задание.
Схема замещения трансформатора имеет параметры:
суммарное индуктивное сопротивление рассеяния: XS = 6,4 Ом;
активные сопротивления:
первичной обмотки: R1 = 1,5 Ом;
вторичной: R2 = 6 Ом;
реактивное сопротивление намагничивания: Xμ = 1200 Ом;
активное сопротивление от потерь в стали: Rμ = 100 Ом;
проходная емкость: Сп = 400 пФ,
коэффициент трансформации: kT = 0,5;
напряжение питающей сети: U1 = 220 В;
частота: f1 = 2500 Гц.
Определить:
2.1. Токи холостого хода и короткого замыкания;
2.2. Выходное напряжение при токе нагрузки: I2Н = 1 А;
2.3. Резонансные частоты трансформатора;
2.4. Длительности переходных процессов при включении на холостом ходу и под нагрузкой при коэффициенте мощности: сosφ = 0,85;
2.5. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности схемы замещения при номинальном токе нагрузки.
Выполнение 2-го задания.
Схема замещения трансформатора приведена на рисунке 2.
Расчеты проводим методами ТОЭ по схеме замещения трансформатора.
Резонансные частоты для трансформатора не опасны, так как они многократно превышают рабочую частоту f1 = 2500 Гц.
2.4. Длительности переходных процессов при включениях трансформатора на холостом ходу и под нагрузкой. Определяется, примерно, четырьмя значениями постоянных времени.
2.5. Коэффициент полезного действия схемы замещения и коэффициент мощности схемы замещения при номинальном токе нагрузки.
3-е задание. Привести основные варианты принципиальных схем однофазного дросселя насыщения.
Выполнение 3-го задания.
Дроссель насыщения – это катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником. Она включается в цепь переменного тока для различных целей, главное для чего она включается – это регулирование переменного тока за счет изменения индуктивного сопротивления катушки. Индуктивность и индуктивное сопротивление катушки могут регулироваться различными способами:
– изменением числа витков катушки;
– изменением геометрических параметров сердечника (изменением
воздушного зазора;
– подмагничиванием сердечника, то есть выводом индукции сердечника
в область насыщения.
