ЗМІСТ
ВСТУП
1. ОПИС ПРИНЦИПУ ДІЇ Проектований БМР 3
2. РОЗРАХУНОК БСКОНТАКТНОГО МАГНІТНО РЕЛЕ 5
2.1. Розрахунок питомого опору матеріалу проводу при робочій температурі БМР. 5
2.2. Вибір матеріалу магнітопровода 5
2.3. Визначення розмірів магнітопровода і попередній розрахунок обмоток
6
2.4. Невідомі з ряду електричних параметрів навантаження 7
2.5. Розрахунок параметрів робочої ланцюга БМР 7
2.6. Розрахунок коефіцієнта зовнішньої ОС 8
2.7. Розрахунок параметрів ланцюга ОС 8
2.8. Розрахунок параметрів ланцюга вхідного сигналу 9
2.9. Розрахунок обмотки зміщення 9
2.10. Розрахунок діаметрів проводів обмоток 10
2.11. Конструктивний розрахунок БМР 11
2.12. Температурний розрахунок БМР 14
2.13. Уточнення параметрів БМР 15
2.14. Побудова характеристики управління БМР 15
2.15. Визначення параметрів БМР. 16
2.16. РОЗРАХУНОК І ВИБІР ДОПОМІЖНИХ ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ БМР 18
3. Опис конструкції 22
ВИСНОВОК 23
Список використаної літератури 24
ВСТУП
Безконтактний магнітне реле (БМР) - електромагнітне пристрій, що використовує залежність поворотної магнітної проникності від постійного подмагнічівающего поля, для посилення вхідного сигналу, який створює або змінює це постійне поле.
Класифікація БМР відбувається наступним чином:
1. по виду статичної характеристики: нереверсивними і реверсивний;
2. за типом зворотного зв'язку (ОС): БМР без ОС; БМР з внутрішньої ОС;
БМР з зовнішньої ОС; БМР зі змішаною ОС.
БМР відрізняються високою надійністю; здатністю підсумовувати вхідні сигнали; негайної готовністю до роботі; зручно узгоджуються з джерелом вхідного сигналу і навантаженням; мають низький поріг чутливості (до 10-19 Вт); велику вихідну потужність (105 Вт); високий ККД (0,7 - 0,95); високий коефіцієнт посилення по потужності.
Дана дипломна робота присвячена проектуванню одного з БМР.
Внутрішня ПОС можливою завдяки тому, що постійна складова має величину, яка залежить від величини вхідного сигналу і створює поле, яке або складається, або віднімається з поля вхідного сигналу.
КОРОТКИЙ ОПИС ПРИНЦИПУ ДІЇ Проектований БМР
Розглянемо роботу елементарної схеми (рис. 1, а), яка є основою всіх схем підсилювачів з самонасищеніем. Нехай напруга, живить робочу ланцюг схеми uc, синусоїдально (рис. 1, г), а вентиль Д - близький до ідеального. зупинимося на режимі вимушеного намагнічування при Iy = const, що створює напруженість Hy.
Роботу схеми зручно розділити на робочий напівперіод, коли напруга схеми uc прагне закрити вентиль, а індукція набуває значення, відповідне напруженості керуючого сигналу Hy.
Приймемо за вихідне положення робочу точку 1 на статистичній петлі гистерезиса (рис. 1, б). Припустимо спочатку (для спрощення), що точка 1 збігається в часі з початком робочого напівперіоду.
Під дією напруги uc, доданої до обмотці wp, через відкритий в робочий напівперіод вентиль проходить струм ip, що створює напруженість Hp (рис . 1, а і б), спрямовану протилежно напруженості Hy і змушує робочу точку переміщатися по приватному циклу на ділянці 1 - 2. При цьому напругу живлення майже повністю врівноважується на даній ділянці ЕРС e (рис. 1, г), наводяться в обмотці wp. Швидкість зміни індукції dB/dt в кожен момент часу визначається миттєвим значенням цієї ЕРС, а напруженість - приватним циклом динамічної петлі гистерезиса. Ток ip, пропорційний напруженості Hp, створює невелике падіння напруги (заштрихована на рис. 1, г) на сумарному активному опорі робочої ланцюга, що складається з опору навантаження Rн, активного опору робочої обмотки Rр і активного опору вентиля у відкритому стані Rд:
R (= Rн + Rp + Rд
(1)
У момент часу, позначений (s на рис.1, індукція досягає насичення (точка 2 на рис.1, д) і, отже, престаєт змінюватися.
ЕРС е падає до нуля, перестаючи врівноважувати напруга uс. Ток ip стрибком зростає (ділянка 2 - 3 на рис.1, е) і напруга uс в частину, що залишилася робочого напівперіоду повністю врівноважується падінням напруги на сумарному активному опорі робочої ланцюга. При цьому робоча точка переміщається по насиченому ділянці петлі гистерезиса
(прийнятому горизонтальним) спочатку на ділянці 2 - 3 (рис. 1, б), а потім у міру зменшення напруги uс і пропорційного йому струму ip на ділянці 3 - 4, досягаючи в точці 4 початку спадного (вертикального) ділянки статичної петлі.
Здавалося б, що струм ip в робочій ланцюга повинен припинитися і вентиль закритися в момент (переходу напруги живлення через нуль.
Однак, починаючи з моменту 4, під дією різниці напруженостей Hy -
Нp (маються на увазі їх абсолютні значення) сердечник починає розмагнічуються, тобто робоча точка опускається по низхідному ділянці петлі гистерезиса (ділянка 4 - 5 на рис. 1, б). Індукція на цій ділянці змінюється і в обмотці wp наводиться ЕРС, що підтримує ток IР в робочій ланцюга (рис. 1, г, д та е).
Коли напруга uс (воно негативно в керуючий напівперіод і прагне замкнути вентиль) буде за абсолютною величиною більше ЕРС е, вентиль замкнеться і струм IР припиниться (точка 5). На ділянці 5 - 6 сердечник знаходиться під дією тільки Hy, яка і визначає швидкість зміни індукції на цій ділянці. При прийнятої прямокутної апроксимації петлі гистерезиса ця швидкість (B/(t (а значить, і ЕРС е) буде постійною і її величина буде визначатися шириною динамічної петлі в точці Hy = Нс. дин.
До кінця керуючого напівперіоду, коли напруга uc стає менше ЕРС е (рис. 1, г), вентиль знову може відкритися (точка 6) і з'явиться ток IР. Різниця напруг Нy - Hp буде зменшуватися, а швидкість зміни індукції і ЕРС - знижуватися (ділянка 6 - 1), поки в точці 1 індукція не досягне статичної петлі гистерезиса і ЕРС в обмотці wp не звернеться в нуль. Таким чином, процес розмагнічування може закінчитися (точка 1) лише на початку наступного, робочого напівперіоду.
Назвемо вихідною напругою падіння напруги , що створюється струмом ip на сумарному активному опорі робочої ланцюга (1). Управління цим напругою відбувається наступним чином. При більшому (за абсолютним значенням) струмі, а значить, і напруженості управління розмагнічування буде відбуватися за більш широкої петлі гистерезиса і з більшою швидкістю зміни індукції , струму 1 в керуючий напівперіод опуститься нижче і в робочий напівперіод індукція довше буде знаходиться на ділянці 1 -
2. Робоча точка пізніше досягне точки насичення 2, кут (s збільшиться і вихідна напруга (заштрихована площа) стане менше.
На рис. 1, б пунктиром показано переміщення робочої точки щодо граничного для даної частоти напруги живлення циклу, при якому в точці 1 'індукція досягає насичення Bs. Ширина граничного циклу характеризується напруженістю Hc дін.пред.. У цьому випадку, очевидно,
ЕРС робочої обмотки врівноважить найбільшу можливу частину напруги Uc і вихідна напруга стане мінімальним (режим холостого ходу).
При зменшенні за абсолютним значенням струму управління напруга зростає, досягаючи найбільшого значення при напруженості Hy , що відповідає точці 4, коли робоча крапка буде переміщатися тільки по насиченому горизонтальному ділянці петлі 4 - 3 - 4, не досягаючи низхідній її частини.
Вихідна напруга буде залишатися найбільшим і при Hy (0, тому що розмагнічування в керуючий напівперіод відбуватися не буде.
У розглянутої елементарною схемою в обмотці wy наводиться змінна ЕРС. Для її зменшення магнітні підсилювачі з самонасищеніем виконують з двох елементарних схем (рис. 2). Обмотки wр і діоди з'єднають так, щоб в один і той же час один з сердечників перебував у стані керуючого напівперіоду, а другий - робочий. Так як криві зміни індукції в робочий і керуючий напівперіоду близькі за своїм характером
(рис. 1, д) і спрямовані в протилежні сторони, то їх дію на обмотку управління частково компенсується і в ній наводяться тільки парні гармоніки EDS, а основна і непарна гармоніки придушуються, як у дросельної підсилювачі.
Якщо підсилювач працює в режимі вимушеного намагнічування, то можна вважати, що процеси в кожному сердечнику аналогічні розглянутим на рис. 1, але зрушені на полперіода.
2. РОЗРАХУНОК БЕЗКОНТАКТНЕ МАГНІТНО РЕЛЕ
2.1. Розрахунок питомого опору матеріалу проводу при робочій температурі БМР.
(= (0 (1 + ((()
(1)
(0 - питомий опір дроту при температурі t0C;
(- температурний коефіцієнт матеріалу проводи;
((- перевищення температури над t0C.
для мідного дроту при t00 = 200С:
(= 0.004 град-1;
(= 1.75 (10-8 Ом (м;
((= (доп + tокр0 - t00
((= 60 + 35 - 20 = 750
(= 1.75 (10-8 (1 + 0.004 (65) = 2.2 (10-8 (Ом (м)
2.2. Вибір матеріалу магнітопровода
Матеріал магнітопровода : 79HM
2.2.1. Товщина стрічки магнітопровода:
(2)
0.096
2.2.2. З промислового ряду товщин вибираємо (= 0.05 мм.
За табл. 7.1 [2] задаємося способом виготовлення сердечника: стрічковий торроідальний з железонікелевих сплавів; вид ізоляції - накочення.
Коефіцієнт заповнення стали: kc = 0.85
2.2.3. За динамічної кривої розмагнічування (пріложеніе1) визначаємо координати точок M і N.
2.2.4. амплітудне значення магнітної індукції :
0.66
(3)
2.2.5 Коефіцієнт, що враховує неповне насичення сердечників в номінальному режимі:
(4)
0.871
2.3. Визначення розмірів сердечника і попередній розрахунок обмоток
2.3.1 задати необхідні параметри і визначаємо Г1.
(= 60
(р = 0.85 (0.9 - відносна площа робочої обмотки
(р = 1 - відносна довжина витків робочої обмотки. кmp = 0.3 (0.4 - коефіцієнт заповнення по міді робочої обмотки. кт = 10 Вт/(м * 0С) - коефіцієнт тепловіддачі котушки; кс = 0.85 - коефіцієнт заповнення по сталі;
(= 1 - коефіцієнт корисної дії робочої ланцюга.
Кфр = 1.11 -- коефіцієнт форми робочого струму
(5)
Так як для даної частоти (400 Гц) Г1 > 0.4 то розрахунок ведемо такий спосіб:
2.3.2. Уточнюємо параметри Kт і (.
(6)
Вт/(м * 0С)
(7)
2.3.3. Розраховуємо друге наближення фактора Г1.
( 8)
2.3.4.Предварітельний розрахунок показав, що для розміщення обмоток потрібно сердечник з Г1 = 4.51. d = 28 mm - внутрішній діаметр тора;
D = 40 mm - зовнішній діаметр тора; b = 10 mm - висота тора; s = 0.6 cm2 - поперечний переріз магнітопровода; lc = 10.7 cm - середня довжина магнітної лінії; lМ = 5.28 cm - середня довжина всієї обмотки.
2.3.5. перераховуємо (і Kт.
Вт/(м * 0С)
Визначення невідомих з ряду електричних параметрів навантаження:
(9)
В
(10)
В
(11)
В
(12)
А
2.5. Розрахунок параметрів робочої ланцюга БМР
2.5.1. Число витків робочої обмотки:
(13)
(витків)
Вибираємо вентиль робочої ланцюга за середнім значенням струму вентилів:
Iвср = IHN/2 = 0.183/2 = 0.091 A
(14)
Uвобр = Em = E (/ 2 = 174.617 ((/ 2 = 274 B
(15)
Діод 2Д254Г. Параметри:
Iпр.max = 0.1 А; Iобр.max = 0.5 мкА;
Uпр = 1 В; Uобр = 300 B.
Rво = Uво/Iво = 300/(0.5 (10-6) = 6 (108 (Ом)
(16)
Rвпр = Uвпр/Iвпр = 1/0.1 = 10 (Ом)
(17)
Hво = Iво Wp/lc = 0.5 (10-6 (3000/(10.7 (10-2) = 0.015 (A/м)
(18)
Перевіряємо виконання умови:
(H (N - H (M)>> Hво
(19)
(3.2-1.42)>> 0.015; 1.78>> 0.015
2.6. Розрахунок коефіцієнта зовнішньої ОС
2.6.1. Визначаємо критичний коефіцієнт зворотного зв'язку, при якому робота підсилювача переходить в релейний режим:
(20)
Ом
Найбільший нахил ДКР на лінійному ділянці:
= 0.494
(21) де Sc = kc * S =
2477Гн
(22)
2.6.2. Здається перевищенням над: n = 3
2.6.3. Визначаємо коефіцієнт зовнішньої ОС:
2.7. Розрахунок параметрів ланцюга ОС
Спосіб здійснення ОС - за напругою. Виходячи з цього, коефіцієнт, що враховує вплив ланцюжки з обмежує і подстроєчним резисторів на ток зворотного зв'язку, = 0.01 (0.001.
Задамося = 0.001.
(23)
410 (витків)
Для забезпечення регулювання глибини ОС витки беруться із запасом (
= 1.5 (2476 витків).
Виконуються отпайкі від витоків, яким відповідають (= 1, (=
1/1.5, тобто від 2476-го і 1465-го витків відповідно.
2.8. Розрахунок параметрів ланцюга вхідного сигналу
2.8.1. Визначаємо число витків вхідний обмотки.
(24)
A
(25)
= 1905 (витків)
2.8.2. Реальне число витків береться із запасом (= 1.3 (2476 виток).
Виконуються отпайкі від витоків, яким відповідають (= 1,
(= 1/1.3, тобто від 1905-го і 1465-го витків відповідно.
2.9. Розрахунок обмотки зміщення
2.9.1. Визначаємо напруженість перемикання.
(26)
= 3.56 А/м < p> 2.9.2. Напруженість спрацювання реле:
(27)
= 7.12А/м
Т.к.КВ (1, то БМР з нормально відключеними контактами (ПЗ),
Hвх.сраб (0.
Врахуємо вплив ОС.
(28)
= 14.288 В
(29)
А
(30)
0.7131 А/м
(31)
2.9.4. Визначаємо напруження зсуву.
(32)
-11.051 А/м
2.9.5. Здається струмом зміщення: Iсм = 4
2.9.5 Число витків обмотки зміщення
(33)
= -296 ( витка)
2.9.5 Вхідний опір:
(34)
= 2500 Ом
2.9.5 Опір ланцюга зміщення:
(35)
6020 Ом
2.10. Розрахунок діаметрів проводів обмоток
2.10.1 Задаємо внутрішній діаметр тора після приміщення сердечника в каркас, намотування всіх обмоток, зовнішньої ізоляції і просочення.
d0 = (0.3 (0.5) d = 0.5 (0.028 = 0.014 (м)
2.10. 2. Площа обмотувального вікна:
(36)
2.10.3. Зовнішній діаметр сердечника з обмотками:
(37)
= 0.047
4. Оскільки основна площа обмотувального вікна зайнята робочої обмоткою, то коефіцієнт заповнення по міді
KМ = kмр = 0.4
S0 = 4.4 (d (lm = 4.4 (0.028 (0.053 = 0.006505 (м 2)
2.10.5. Допустима щільність струму в обмотках:
(38)
< p> 2.10.6. Розраховуємо площі перетинів проводів для кожної з обмоток
БМР:
2.10.7. Вибираємо дроти марки ПЕВ-2 . Дані проводів для кожної обмотки наведено в табл. 1.
Дані вибраних проводів
Таблиця 1
| Обмотка | | I, A | | | | |
| робоча | | 0.203 | 0.03973 | 0.05627 | 0.27 | 0.32 |
| вхідні | | | | 0.00196 | 0.05 | 0.07 |
| зворотного | | | | 0.00196 | 0.05 | 0.07 |
| зв'язку | | | | | | |
| зміщення | | 0.004 | | 0.00196 | 0.05 | 0.07 |
2.11. Конструктивний розрахунок БМР
2.11.1. Розраховуємо геометричні параметри каркаса.
Оскільки d = 36 мм (20 мм то "товщина" каркасу: (k = 1 (10 -3 м
dk = d - 2 (k = 0.028 - 0.002 = 0.026 (м)
(39 )
Dk = D + 2 (k = 0.040 + 0.002 = 0.042 (м)
(40)
bk = b + 2 (k = 0.001 + 0.002 = 0.003 (м)
(41)
Площа вікна, займаного каркасом:
(42)
2 . Вибір ізоляції.
Ізоляція для котушки і між обмотками: плівка з фторопласту-4
(товщина 0.04 мм, пробивну напруга - 4000 В)
Зовнішня ізоляція :
- Склотканина ЛСК-7 (товщина 0.11 мм, пробивну напруга-1800 В)
2.11.3. Розрахунок обмотувального простору, займаного в котушці кожної обмоткою. < p> Коефіцієнт намотування:
(43) ky = 0.8 - коефіцієнт укладання; dм - діаметр дроту для ізоляції; dі - діаметр проводу з ізоляцією.
Для робочої обмотки:
Для інших обмоток:
обмотувальні простір, займане в котушці кожної обмоткою:
(44)
2.11.4. Розрахунок діаметрів після намотування кожної обмотки.
Розраховуємо внутрішні діаметри після намотування кожної обмотки .
Першої намотується робоча обмотка, потім вхідна, зворотного зв'язку і зміщення в зазначеному порядку.
(45) де (i-1) - індекс обмотки, що передує даній, позначеної
(i); для першої робочої обмотки розміром з індексом (i-1) відповідає
2.11.5. Визначаємо зовнішні діаметри після намотування кожної обмотки:
(46)
6. Підраховуємо висоту кожної з обмоток bi.
Робочі обмотки намотуються окремо на кожен тор.
(47)
0.02183 м
Решта обмотки намотуються спільно, тобто на два сердечника.
Висота вхідний обмотки:
(48)
0.04413 м
Висоти обмоток зворотного зв'язку і зміщення.
(49)
= 0.044297 м
= 0.04458 м
Отримані значення і є істинними:
2.11.7 Визначаємо середню довжину витка кожної обмотки.
Середня довжина витка для робочої обмотки:
(50)
= 0.05966 м
Середня довжина витка для вхідний обмотки:
(51)
= 0.12392 м
Середні довжини витків обмоток зворотного зв'язку і зміщення:
(52)
= 0.12519 м
= 0.126091 м
2.11.8 Визначаємо поверхню охолодження пристрою:
(53)
9. Уточнюємо діаметр проводу вхідний обмотки.
(54)
Перетин обраного проводу більше уточненого перетину
10. Вибираємо намотувальні верстати.
Дані обраних верстатів
Таблиця 2
| b, мм | d, мм | | Верстат |
| 21.8 | 12.2 | 0.32 | CНТ-10 |
| 44.1 | 11.57 | 0.07 | СНТ-8 |
| 44.2 | 11.3 | 0.07 | СНТ-8 |
| 44.5 | 11.03 | 0.07 | СНТ-8 |
2.12. Температурний розрахунок БМР
2.12.1. Визначаємо втрати в сталі.
(55) де
(56)
Вт
2. Визначаємо втрати в міді.
Для цього знаходимо опору обмоток.
(57)
Сумарні втрати в міді:
(58)
Iimax - максимальний струм в i-ой обмотці.
3.1
2.12.3. Запас по температурі перегріву:
(ю = (доп - (пер
(59)
де (пер = (РМ + Рс)/(kтS0)
( 60)
(пер = (3.1 +0.002)/(14.7 * 0.01) = 20.8
(ю = 60 - 20.8 = 39.182
2.13. Уточнення параметрів БМР
2.13.1. Уточнюємо (:
(61)
2.13.2. Уточнюємо ЕРС харчування:
(62 )
174.617 В
3. Струм холостого ходу:
(63)
А
2.14. Побудова характеристики управління БМР
2.14.1. ДКР, записана в координатах (В = (В (Н () переводиться в координати Uн = Uн (Н () c допомогою виразу:
(64)
Отримані дані наведено в табл. 3.
Таблиця 3
| H, A/м | (B, Тл | Uн, В |
| -3 | 1.230 | 23.46 |
| -2.72 | 1 | 38.1 |
| -2.5 | 0.883 | 52.02 |
| -2.2 | 0.7 | 73.82 |
| -2 | 0.57 | 89.29 |
| -1.68 | 0.4 | 109.5 |
| -1.5 | 0.337 | 117.0 |
| -1.25 | 0.278 | 124.06 |
| -1 | 0.24 | 128.58 |
| -0.672 | 0.207 | 132.5 |
| 0 | 0.17 | 136.9 |
Будується характеристика зворотного зв'язку:
(
65)
де
A/м
2. За отриманими кривим і відомої напруженості зміщення будуємо залежність Uн = Uн (Нвх), де Нвх визначається:
(
66)
2.14.3. Здійснюється перехід на осі абсцис від змінної
Hвх до змінної Iвх за формулою:
(
67)
2.15. Визначення параметрів БМР.
2.15.1. Уточнюємо струми спрацьовування й відпускання.
Струм спрацьовування Iвх.ср = 0.4 (mА)
Ток відпускання Iвх.отп = 0.2 (mA)
2. Мінімальна і номінальне напруги на навантаженні:
UHN = 136.9 В; UHM = 14.28 В;
2.15.3. Коефіцієнт повернення:
(
68)
Iвхn = | Iвх.ср - Iвх.отп | = 0.4-0.2 = 0.2 (mA) (
69)
Pвх.ср = I 2вх.ср (Rвх = (0.0004) 2 (2500 = (Вт)
Pвх.отп = I 2вх.отп (Rвх = (0.0002) 2 ( 2500 = (Вт)
Pвх.п = I 2вх.п (Rвх = (0.0002) 2 (2500 = (Вт)
PHN = UHN 2/RH = 136.9 2/750 = 25 (вт)
2.15.4. Тимчасові параметри реле БМР з НО:
(
73)
де Kз = 1.5;
Bm = (Bm/2 = 1.247/2 = 0.623 Тл;
Bs = (Bmax/2 = 1.32/2 = 0.66 Тл;
(= Bm/Bs = 1.3/1.4 = 0.9;
;
= 0.152 c
(
74)
2.16. РОЗРАХУНОК І ВИБІР ДОПОМІЖНИХ ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ БМР
1. Розраховуємо резистори ланцюга зворотного зв'язку.
(
75)
= 7.5 Ом
Ом
Ом
Потужності цих резисторів:
Вт
Вт
Обмежувальний резистор в колі зворотного зв'язку: МЛТ-0.25 56 кОм
подстроєчним резистор в колі зворотного зв'язку: СП3-1 47 кОм
2. Розраховуємо резистори ланцюга зміщення.
Ом
Ом
Потужності цих резисторів:
Вт
Вт
Обмежувальний резистор в ланцюзі зміщення: МЛТ-0.125 3.9 кОм
подстроєчним резистор в ланцюзі зміщення: СП3-1 3.3 кОм
3. Вибираємо випрямляч в ланцюзі зміщення :
діодний збірка КЦ302Г.
Параметри: Іпр = 0.3 А, Uобр = 180 В, (Uпр = 2 В, Iобр.max =
15 мкА
4. Вибираємо конденсатор в колі зміщення:
К50-16. Напруга - 50 В. Емкость - 100мкФ.
5. Розрахунок живильного трансформатора.
2.16.5.1. Розрахунок живильного трансформатора обмежений визначенням габаритів, що задаються повною потужністю Pтр в ражім максимального навантаження.
Оскільки розрахунок трансформатора орієнтовний, можна прийняти потужності всіх вторинних обмоток активними: Pi = Ei (Ii. Деякий завищення повній потужності при цьому дозволяє не враховувати струм холостого ходу трансформатора:
Pтр = (EiIi = EpIp + EсмIсм (
76) де Eсм = 1.11 IсмRсм = 1.11 (0.004 (6022 = 26.74 B < p> Pтр = 174.6 (0.203 +26.74 (0.004 = 35.49 Вт
2.16.5.3. Вибираємо магнітопровід: ОЛ Е310. Для нього Вм = 1.36 Тл.
2.16.5.4. Перетин осердя трансформатора визначається за напівемпіричні формулою:
(
77)
(- відношення мас сердечника. Для забезпечення найменшої ваги беремо (= 2); з = 0.6 - коефіцієнт, що враховує форму сердечника;
(= 4.56 А/мм2 - допустима щільність струму.
= 1.01 мм2
Вибираємо стандартне перетин = 0.9 мм2
Геометричні параметри: d = 32 мм - внутрішній діаметр тора;
D = 50 мм - зовнішній діаметр тора; b = 10 мм-висота тора; s = 0.9 мм2 - поперечний переріз магнітопровода; lc = 12.9 см - середня довжина магнітної лінії; lМ = 6.12 см - середня довжина всієї обмотки.
2.16.4.5. Числа витків обмоток:
(
78)
Ei - напруга на що розраховується обмотці трансформатора;
(U = 16% - втрати напруги в обмотці, для первинної обмотки - "-", для вторинної - "+".
Ec = 220 В -- стандартна напруга мережі.
= 931 витків
= 868 витків
= 130 витка
2.16.5.6. Розрахунок діаметрів проводів обмоток
Задаємо внутрішній діаметр тора після приміщення сердечника в каркас, намотування всіх обмоток, зовнішньої ізоляції і просочення.
d0 = (0.3 (0.5) d = 0.5 (0.032 = 0.016 (м)
Площа обмотувального вікна по (36):
Зовнішній діаметр сердечника з обмотками по (37):
0.057
Розраховуємо площі перетинів проводів для кожної з обмоток трансформатора:
Ic = Pтр/Uc = 35.6/220 = 0.162 A
2.10.7. Вибираємо дроти марки ПЕВ-2. Дані проводів для кожної обмотки наведено в табл. 1.
Дані вибраних проводів
Таблиця 5
| Обмотка | | I, A | | | | |
| мережева | | 0.162 | 0.035 | 0.04155 | 0.23 | 0.28 |
| робоча | | 0.203 | 0.045 | 0.43008 | 0.25 | 0.30 |
| зміщення | | 0.004 | | 0.00196 | 0.05 | 0.07 |
6. Конструктивний розрахунок трансформатора.
Розраховуємо геометричні параметри каркаса.
Оскільки d = 32 мм> 20 мм то "товщина" каркасу: (k = 1 (10
-3 м
За формулами (39), (40), (41) визначаємо:
dk = 0.032 - 0.002 = 0.03 м
Dk = D + 2 (k = 0.05 + 0.002 = 0.052 м
bk = b + 2 (k = 0.008 + 0.002 = 0.012 м
Площа вікна, займаного каркасом, по (42):
Ізоляція для котушки і між обмотками:
- плівка з фторопласту-4 (товщина 0.04 мм, пробивну напруга
- 4000 В)
Зовнішня ізоляція:
- Склотканина ЛСК-7 (товщина 0.11 мм, пробивну напруга --
1800 В)
Коефіцієнти намотування по (43):
для мережного обмотки:
Для робочої обмотки:
Для обмотки зміщення:
За (44) визначаємо обмотувальні простір, займане в котушці кожної обмоткою:
Розрахунок діаметрів після намотування кожної обмотки.
По (45) розраховуємо внутрішні діаметри після намотування кожної обмотки. Першої намотується мережева обмотка, потім робоча і зміщення в зазначеному порядку .
Визначаємо зовнішні діаметри після намотування кожної обмотки по (46):
Підраховуємо висоту кожної з обмоток bi по (47):
0.013716 м
0.015539 м
0.015773 м
Отримані значення і є істинними:
Визначаємо середню довжину витка кожної обмотки по (50).
= 0.049433м
= 0.05651 м
= 0.060624м
Вибираємо намотувальні верстати.
Дані обраних верстатів
Таблиця 6
| Обмотка | b, мм | d, мм | | Верстат |
| мережева | 13.71 | 27.83 | 0.28 | СНТ-10 |
| робоча | 15.55 | 25.42 | 0.30 | СНТ-10 |
| зсуву | 15.77 | 25.18 | 0.07 | СНТ-8 |
3. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ БМР
БМР має Етажерочна конструкцію. Сердечники з обмотками встановлюються на сталеве шасі. Тим БМР і шасі, а також між
БМР і трансформатором передбачені карболітовие деталі й.
Сердечники БМР і трансформатора (и) містяться в текстолітові каркаси і, поверх яких намотуються обмотки, відповідно робочі і мережева. У БМР поверх робочих обмоток на обидва сердечника намотуються обмотки постійного струму. Поверх мережевий обмотки трансформатора намотуються робочий й обмотка зміщення.
Трансформатор і БМР кріпляться на шасі за допомогою латунного болта.
Також на шасі встановлюється роз'єм. На внутрішній стороні сталевий лицьовій панелі () кріпиться друкована плата () з елементами: подстроєчним резисторами і відповідно ланцюгів зворотного зв'язку та зміщення, а також постійними обмежувальними резисторами і відповідно ланцюгів зворотного зв'язку і зміщення
. також на платі припаюється конденсатор - фільтр ланцюга зміщення
, діодний збірка, і діоди робочої ланцюга - в. На зовнішній стороні лицьовій панелі розташована ручка. На лицьовій панелі передбачені отвори для викрутки, необхідні для налаштування БМР.
ВИСНОВОК
В результаті виконання курсового проекту було спроектовано безконтактне магнітне реле з виходом на постійному струмі.
Матеріал магнітопровода впливає на розміри підсилювача, його статичні та динамічні параметри. Так, чим вище індукція насичення матеріалу, тим менше розміри БМР, що пояснює можливість зменшити поперечний переріз магнітопровода при збереженні величини магнітного потоку. Тому, чим вище якість матеріалу, тим ближче характеристики підсилювача комфортними. При проектуванні даного БМР був обраний матеріал 79НМ, що володіє порівняно високою чутливістю.
Розрахунок вівся за геометричному фактору Г1. У вибраному сердечнику Г1 значно більше розрахункового, із-за великого струму навантаження і, як наслідок, великого перерізу дроту.
Уточнення параметрів показало, що (знизився на 4,3%, що знаходиться в межах норми.
Трансформатор вибраний з умови отримання мінімальної потужності.
Перетин трансформатора взято трохи менше розрахункового, тому що попередній розрахунок показав доцільність цього.
Ланцюг зміщення не збільшує інерційність БМР, тому що в неї включений резистор, складений з обмежувального постійного і змінного подстроєчним резисторів, причому опір постійного становить 70%, а змінного - 60% від (Rсм - Rwсм), де Rwсм - опір обмотки зміщення.
Таким чином, спроектована БМР повністю відповідає вимогам технічного завдання.
Список використаної літератури
1. Семенов В.І., Лекції за курсом ЕМТ, 1999 р.
1. Семенов В.І., Методичні вказівки до виконання курсової роботи, 1989 р.
2. Міловзоров В.П., Електро - магнітні пристрої автоматики, 1974 р.
3. Усатенко С.Т., Виконання електричних схем по ЕСКД, 1989 р.
