Расчет генератора импульсных токов

Расчет генератора импульсных токов

Исходные данные

Энергия в импульсе W =0,9 кДж;

Зарядное напряжение конденсатора U₀ = 3 кВ;

Напряжение сети U_c = U_1Ф = 220 В, частота сети f = 50 Гц;

Характер нагрузки - ёмкостной;

Выпрямитель - трансформатор собран по схеме Ларионова (Δ-٨);

Частота следования импульсов - 1 Гц_экв=2 мкГн;_экв=40 мОм;

генератор конденсатор трансформатор преобразователь

1. Расчет режима работы гит на эквивалентное сопротивление нагрузки

трансформатор ток генератор зарядный

Определим режим работы ГИТ на эквивалентное сопротивление нагрузки:

Определим ёмкость конденсаторной батареи

;

Параметр разряда

;

По полученному значению делаем вывод о виде разряда, так как , имеем колебательный разряд.

По имеющимся формулам для колебательного разряда рассчитываем его параметры.

Угловая частота колебаний:

;

;

Время достижения максимума тока:

.

Максимальное значение тока:

где

Функция изменения тока в колебательном режиме:

.

КПД разрядного процесса

2. Расчет конденсатора

2.1 Расчет электрических характеристик

·        ресурс

,

где

М = 10⁶ - ресурс;

Е - рабочая напряженность поля;

ƒ - частота следования импульсов;- частота тока в разрядном контуре;

Δ - декремент затухания импульсов;

Т - температура внутри конденсатора;

А, м,b,l,n,β - коэффициенты, зависящие от режима работы конденсатора, технологии изготовления и др. факторов.

Найдем частоту тока в разрядном контуре:

,

где

.

Определим рабочую напряженность электрического поля из формулы расчета ресурсов:

,

где

.

При рабочих напряжениях меньше 80 кВ/мм выбираем комбинированную намотку конденсатора толщиной 30 мкм.

Рабочее напряжение выбираем в 60 кВ/мм.

3 слоя конденсаторной бумаги КОН-2 толщиной 10 мкм;

2 слоя конденсаторной пленки ПП-КС по 10 мкм.

диэлектрик трансформаторное масло.

·     ёмкость конденсатора

.

Расчеты ведутся для конденсатора емкостью 100 мкФ и зарядным напряжением до 6 кВ.

·     удельная энергия, приходящаяся на единицу рабочего объема конденсатора

,

где ε - диэлектрическая проницаемость;

;

e_п, e_к, e_ж - относительная диэлектрическая проницаемость пленки, бумаги, жидкости соответственно.

.

·     выбор габаритных размеров по оценкам активного объема конденсатора

;

Полный объем конденсатора в 1,2 раз больше чем активный объем диэлектрика. Следовательно, .

·     напряжение и собственная ёмкость секций

,

где d_с - толщина изоляции секции (50 мкм);

;

Определим количество групп секций:

;

Определим емкость групп секций:

.

.2 Конструктивный расчет

Геометрические размеры секций и количество витков считается по емкости секций и по диаметру оправки, на которую она мотается, по ширине бумаги и пленки.

,

где b_δ - ширина (30 см);_ф - ширина фольги;_З - длина закраин (2 см).

;

Найдем длину фольги:

где l_ф - длина фольги;- количество витков; D₀ - диаметр оправки (50 мм);_вн - внешний диаметр (90 мм).

Определим количество витков:

Где d_с - толщина изоляции секции;_ф - толщина фольги.

;

;

Приблизительная емкость секции:

;

Уточненный внешний диаметр секции:

Находим ширину сплющенной секции:

Находим общую емкость конденсатора:

где n_c - последовательно включенная секция;_c - параллельно включенная секция.

Общее количество секций в конденсаторе .

Габаритные размеры конденсатора:

длина 505 мм, ширина 318 мм, высота 680 мм.

Рис.2 Конструктивная схема конденсатора, вид сбоку и сверху

Рис.3 Электрическая схема конденсатора

.3 Тепловой расчет

Потери силовых конденсаторов состоит из потерь в диэлектрике. Из уравнения теплопроводности определим величину P_у:

;

;

Определим перепад температур между центральной точкой пакета и внешней поверхностью секций:

,

где λ₁₁ - коэффициент теплопроводности масла (масло нафтеновое );

λ₁ - коэффициент теплопроводности пленки (лавсановая фторопласта 4, );

;

Определяем перепад температур между внешней поверхностью секции и внешней окружающей средой:

,

где Δ₁ и λ₁ - толщина и коэффициент теплопроводности стенок бака (стенки бака изготовлены из винипластовой пластмассы: толщина 10 мм, теплопроводность );

Δ₂ и λ₂ - толщина и коэффициент теплопроводности изоляции пакета секций (изоляция изготовлена из бумаги, пропитанной нафтеновым маслом: толщина 5мм, теплопроводность );

Δ₃ и λ₃ - толщина и коэффициент теплопроводности корпусной изоляции (изоляция изготовлена из бумаги, пропитанной нафтеновым маслом: толщина 3мм, теплопроводность );- площадь поверхности бака (0,824 м²);- коэффициент теплоотдачи с поверхности бака в окружающую среду (50%).

;

.

Для конденсатора с пленочно-масляной изоляции перепад температур не должен превышать 60 град, что и подтверждается расчетными данными.

В качестве накопителя энергии используется 2 конденсаторные батареи емкостью 100 мкФ каждая. Индуктивность конденсатора равна 100 нГн.

. Ðàñ÷¸ò çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà

Ïðîèçâåäåì ðàñ÷åò çàðÿäíîãî óñòðîéñòâà:

Ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëÿ, ðàáîòàþùåãî íà åìêîñòü, ñ ó÷åòîì èíäóêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ðàññåèâàíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà.

Òîê â ïëå÷å âûïðÿìèòåëÿ, ñîáðàííîãî ïî ñõåìå Ëàðèîíîâà:

,

ãäå , à

 Âò

òîãäà .

Îáðàòíîå íàïðÿæåíèå âûïðÿìèòåëÿ:

.

Àìïëèòóäíîå çíà÷åíèå òîêà ÷åðåç âåíòèëü:

.

Âûáèðàåì â êà÷åñòâå âåíòèëåé êðåìíèåâûå ñòîëáû 7ÑÂË - 2 - 100. Èç ãðàôèêà çàâèñèìîñòè ïðÿìîãî ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà ñòîëáå îò òîêà íàãðóçêè â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå, îïðåäåëÿåì ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû:

ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà ñòîëáå ∆U = 29,8 Â;

òîê â ïëå÷å âûïðÿìèòåëÿ I_Π= 0,2 À.

Ñîïðîòèâëåíèå îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà, ïðèâåäåííîå ê âòîðè÷íîé îáìîòêå:

,

ãäå  = 4,5 - êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò ñõåìû è õàðàêòåðà íàãðóçêè âûïðÿìèòåëÿ; U₀ = 6 ê - âûïðÿìëåííîå íàïðÿæåíèå; f = 50 Ãö - ÷àñòîòà ñåòè; s = 3 - ÷èñëî ñòåðæíåé òðàíñôîðìàòîðà, íà êîòîðûõ ðàñïîëîæåíû îáìîòêè; I₀ = 0,6 À - âûïðÿìëåííûé òîê.

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ èíäóêöèè è Â_ì â ñòåðæíÿõ ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ, íàì íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü ïðèáëèçèòåëüíóþ ìîùíîñòü òðàíñôîðìàòîðà:_{2(ïðèáëèç)} = 1,25∙Ð₀ =1,25∙3,6∙10 ³= 4,5 ê·À. Ñëåäîâàòåëüíî, ðåêîìåíäóåìàÿ èíäóêöèÿ Â_ì = 1,45 Òë, äëÿ ñòåðæíÿ ìàðêè ñòàëè Ý300.

Òîãäà:

 Îì.

Èíäóêòèâíîñòü ðàññåèâàíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà, ïðèâåäåííàÿ ê âòîðè÷íîé îáìîòêå:

 (Ãí),

ãäå k_L =1,9^.10^-3 - êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò ñõåìû è õàðàêòåðà íàãðóçêè âûïðÿìèòåëÿ.

Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå îäíîãî ïëå÷à âûïðÿìèòåëÿ:

 Îì.

Àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ôàçû âûïðÿìèòåëÿ (äëÿ ñõåìû Ëàðèîíîâà):

= 2 R_i+2 r_TP =2∙49,7+2∙307,7= 714,8 Îì.

Îïðåäåëåíèå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó àêòèâíûì è ðåàêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèÿìè ôàçû âûïðÿìèòåëÿ:

φ= arctg (0,6985)= 34,9^î.

Âñïîìîãàòåëüíûé êîýôôèöèåíò À₀:

 ãäå m = 3 - ÷èñëî ôàç âûïðÿìëåíèÿ.

Ïî îïðåäåëåííûì çíà÷åíèÿì À₀ è φ íàõîäèì êîýôôèöèåíòû:

 = 0,74 ïðè À₀ = 0;

Â₀ = 0,9;

Ä₀ = 2,1; ₀ = 6.

Ôàçíîå íàïðÿæåíèå âòîðè÷íîé îáìîòêè

 êÂ.

Íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà âûïðÿìèòåëÿ:

Ýôôåêòèâíîå çíà÷åíèå ôàçû âòîðè÷íîé îáìîòêè:

 À.

Ìîùíîñòü âòîðè÷íîé îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà:

ê·À.

Êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè:

.

.1 Ðàñ÷åò òðàíñôîðìàòîðà

Ïîëíàÿ ìîùíîñòü S_T = 3,93 ê·À.

Ñõåìà ñîåäèíåíèÿ îáìîòîê: íèçêîâîëüòíàÿ îáìîòêà ñîáðàíà ïî ñõåìå

òðåóãîëüíèê (∆), âûñîêîâîëüòíàÿ - çâåçäà (٨).

Íîìèíàëüíûé òîê (ôàçíûé) âòîðè÷íîé îáìîòêè I_2Ô = 0,042 À.

Íîìèíàëüíîå ôàçíîå íàïðÿæåíèå âòîðè÷íîé îáìîòêè U_0ÕÕ = 7,3 êÂ.

Äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ, â êîòîðûõ èñïîëüçîâàíà ñòàëü ìàðêè ÝÇÇÎ òîëùèíîé 0,35 ìì íàïðÿæåíèå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ U_K = 4,7 %.

Ïîòåðè êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ Ð_Ê = 32 Âò.

Ïîòåðè õîëîñòîãî õîäà Ð_ÕÕ =6 Âò.

Ïîòåðè õîëîñòîãî õîäà I_ÕÕ = 3.2 %.

Ëèíåéíûé òîê îáìîòêè íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ (ÎÍÍ):

.

Ôàçíûé òîê ÎÍÍ:

.

Ëèíåéíîå íàïðÿæåíèå îáìîòêè âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ (ÎÂÍ):

 êÂ.

Àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

.

Ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

.

Îñíîâíûå ðàçìåðû òðàíñôîðìàòîðà.

Ìîùíîñòü îáìîòêè îäíîãî ñòåðæíÿ:

 ê·À, ãäå m - ÷èñëî ñòåðæíåé ñ îáìîòêàìè.

Ðàñ÷åòíàÿ øèðèíà ïðèâåäåííîãî êàíàëà ðàññåèâàíèÿ:

ãäå a₁₂ = 0,9 ñì - èçîëÿöèîííûé ïðîìåæóòîê ìåæäó îáìîòêàìè ÂÍ è ÍÍ, îïðåäåëÿåòñÿ ïî èñïûòàòåëüíîìó íàïðÿæåíèþ ÎÂÍ è äëÿ äàííîãî êëàññà èçîëÿöèè îáìîòîê ÿâëÿåòñÿ íåèçìåííûì; k = 0.8 - êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò ìîùíîñòè òðàíñôîðìàòîðà, ìåòàëëà îáìîòîê, íàïðÿæåíèÿ ÎÂÍ è óðîâíÿ ïîòåðü êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

Òîãäà  ñì.

Äèàìåòð ñòåðæíÿ:

ãäå S' - ìîùíîñòü îáìîòêè îäíîãî ñòåðæíÿ, ê·À;

à_Ð - øèðèíà ïðèâåäåííîãî êàíàëà ðàññåèâàíèÿ, ñì;- ÷àñòîòà ñåòè, Ãö;_p - ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, %;

Â_ñ = 1,45 Òë - ìàêñèìàëüíàÿ èíäóêöèÿ â ñòåðæíå;_P = 0,95 - êîýôôèöèåíò ïðèâåäåíèÿ èäåàëüíîãî ïîëÿ ðàññåèâàíèÿ ê ðåàëüíîìó ïîëþ (êîýôôèöèåíò Ðîãîâñêîãî);

β = 1,8 - êîýôôèöèåíò ãåîìåòðèè òðàíñôîðìàòîðà, îòíîøåíèå ñðåäíåé äëèíû âèòêà äâóõ îáìîòîê ê âûñîòå îáìîòêè;_c = k_KP ∙ k₃= 0,874 - êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ àêòèâíûì ñå÷åíèåì ñòàëè ïëîùàäè êðóãà, îïèñàííîãî îêîëî ñå÷åíèÿ ñòåðæíÿ;

ãäå k_KÐ = 0,91 - ó÷èòûâàåò íàëè÷èå îõëàæäàþùèõ êàíàëîâ â ñå÷åíèè ñòåðæíÿ; ₃ = 0,96 - êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ;

Òîãäà

 ñì.

Äëÿ íîðìàëèçîâàííûõ ðàçìåðîâ ïàêåòîâ áåç ïðåññóþùåé ïëàñòèíû âûáèðàåì äèàìåòð ñòåðæíÿ d_H = 8 ñì.

Óòî÷íÿåì êîýôôèöèåíò ãåîìåòðèè òðàíñôîðìàòîðà ïî íîðìàëèçîâàííîìó äèàìåòðó:

Îðèåíòèðîâî÷íûé ñðåäíèé äèàìåòð êàíàëà ìåæäó îáìîòêàìè d₁₂=a^.d_H, ãäå à = 1,4 äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ ìîùíîñòüþ S_T äî 630 êÂÀ, òîãäà d₁₂ = 11,2 ñì.

Ðàäèàëüíûé ðàçìåð ÎÂÍ:

ãäå k₁ = 1.1 äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ ìîùíîñòüþ äî 630 êÂÀ.

Òîãäà

 ñì.

Ñðåäíèé äèàìåòð êàíàëà ìåæäó îáìîòêàìè:

,

ãäå a₀₁ = 0,4 ñì, ðàäèàëüíûé ðàçìåð îñåâîãî êàíàëà ìåæäó ñòåðæíåì è ÎÍÍ, îïðåäåëÿåòñÿ èç óñëîâèé ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ãëàâíîé èçîëÿöèè òðàíñôîðìàòîðà è óñëîâèé åãî îõëàæäåíèÿ; à₁₂ = 0,9 ñì - çàçîð ìåæäó ÎÍÍ è ÎÂÍ,

Òîãäà  ñì .

Ïðåäâàðèòåëüíàÿ âûñîòà îáìîòêè:

ñì

Ïðåäâàðèòåëüíîå àêòèâíîå ñå÷åíèå ñòåðæíÿ

.

Óòî÷íåííîå àêòèâíîå ñå÷åíèå ñòåðæíÿ:

Ï_Ñ = Ï_ÔÑ · ê_ç,

ãäå k_ç = 0,96 - êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ;

Ï_ÔÑ = 43,3 ñì² - ïëîùàäü ñå÷åíèÿ ôîðìû ñòåðæíÿ;

Òîãäà Ï_ñ = 41.57ñì².

Îðèåíòèðîâî÷íàÿ ÝÄÑ îäíîãî âèòêà:

.

Ðàñ÷åò îáìîòêè íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ.

×èñëî âèòêîâ íà ôàçó ÎÍÍ:

Îðèåíòèðîâî÷íàÿ ñðåäíÿÿ ïëîòíîñòü òîêà:

ãäå k_ä = 0,97 - êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé äîáàâî÷íûå ïîòåðè â îáìîòêàõ, ïîòåðè â îòâîäàõ äëÿ òð¸õôàçíûõ ìàñëÿíûõ òðàíñôîðìàòîðîâ.

.

Îðèåíòèðîâî÷íîå ñå÷åíèå âèòêà:

.

Äëÿ ÎÍÍ ïî ñå÷åíèþ âûáèðàåì ñîîòâåòñòâóþùóþ ìàðêó ïðîâîäà ÏÝÌ-2 (ÃÎÑÒ 10288 - 74).

Ïðîâîä ïî íàãðåâîñòîéêîñòè èçîëÿöèè â ïðîïèòàííîì ñîñòîÿíèè îòíîñèòñÿ ê êëàññó À (105^îÑ). Ïðîâîä ÏÝÌ-2 ìåäíûé êðóãëîãî ñå÷åíèÿ, ïîêðûòûé ìåõàíè÷åñêè ïðî÷íûì ñëîåì ýìàëè(ëàêîì ÂË-491) ñ èçîëÿöèåé ïîâûøåííîé òîëùèíû. Îí èìååò ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû:

íîìèíàëüíûé äèàìåòð ïðîâîäà

;

ìèíèìàëüíàÿ äèàìåòðàëüíàÿ òîëùèíà èçîëÿöèè ïðîâîäà b'=0,1 ìì;

ìàêñèìàëüíûé äèàìåòð ïðîâîäà

Ïëîòíîñòü òîêà â ÎÍÍ:

.

×èñëî âèòêîâ â ñëîå:

ãäå b' = 3,2 ìì - òîëùèíà ïðîâîäà ñ èçîëÿöèåé, òîãäà:

.

×èñëî ñëîåâ ïðîâîäà â ÎÍÍ:

Îñåâîé ðàçìåð ÎÎÍ:Îñåâîé ðàçìåð ÎÍÍ:

.

Ðàäèàëüíûé ðàçìåð ÎÎÍ:

ñì,

Ðàäèàëüíûé ðàçìåð ÎÍÍ:

ãäå k_oc= 1,15; k_paä= 1,05;

à' = 0,32 ñì - òîëùèíà ïðîâîäà ñ èçîëÿöèåé.

Òàê êàê âåðòèêàëüíûé êàíàë â òðàíñôîðìàòîðàõ ñ ìîùíîñòüþ S_T äî 40 êÂÀ îòñóòñòâóåò, òî à₁ = à"₁ = 1,68 ñì.

Âíóòðåííèé äèàìåòð ÎÍÍ:

.

Íàðóæíûé äèàìåòð ÎÍÍ:

.

Âåñ ìåòàëëà ÎÍÍ:

;HP, .i|M iv ,

ãäå γ₀ = 8900 êã/ì³ - óäåëüíûé âåñ ìåäè.

Òîãäà: G₀₁ = 25,6 êã.

Ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â ÎÍÍ:

Ð_Ý1=2,4∙∆₁²∙G₀₁= 0,81 Âò.

Ðàñ÷åò îáìîòêè âûñîêîãî íàïðÿæåíèÿ.

×èñëî âèòêîâ ÎÂÍ:

₂ = W₁∙k_TP =273∙14,2= 3876.

Îðèåíòèðîâî÷íàÿ ïëîòíîñòü òîêà â ÎÂÍ:

.

Ñå÷åíèå âèòêà ÎÂÍ:

.

Îðèåíòèðîâî÷íûé äèàìåòð ïðîâîäíèêà:

.

Âûáèðàåì ïðîâîä ìàðêè ÏÝËÎ (ÃÎÑÒ 165507 - 80) - ìåäíûé ïðîâîä êðóãëîãî ñå÷åíèÿ, èçîëèðîâàííûé ëàêîì è îäíèì ñëîåì ïîëèýôèðíûõ íèòåé. Êëàññ íàãðåâîñòîéêîñòè - À (105^î).'₂ = 0,69 ìì - äèàìåòð ïðîâîäà ñ èçîëÿöèåé;₂ = 0,56 ìì - äèàìåòð ïðîâîäà áåç èçîëÿöèè.

Ñå÷åíèå âûáðàííîãî ïðîâîäà:

.

Ïëîòíîñòü òîêà â ÎÂÍ:

.

Âûáèðàåì öèëèíäðè÷åñêóþ êàòóøå÷íóþ îáìîòêó:

×èñëî êàòóøåê â îáìîòêå N_êàò = 3.

×èñëî âèòêîâ â îäèíàðíîé êàòóøêå:

.

Ñóììàðíàÿ âûñîòà âñåõ êàòóøåê:

∑h_ÊÀÒ=l₁=21,1 ñì.

Îñåâîé ðàçìåð êàòóøêè îðèåíòèðîâî÷íî:

.

×èñëî âèòêîâ â îäíîì ñëîå:

.

Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå äâóõ ñëîåâ:

_2CË = 2∙W_ÑË2∙U_B =2∙100∙1,394 =278,8 Â .

×èñëî ñëîåâ êàáåëüíîé áóìàãè íà òîëùèíó ëèñòîâ: 2·0,12, ñëåäîâàòåëüíî, ìåæäóñëîéíàÿ èçîëÿöèÿ δ_ÌÑË =2·0,12= 0,24 ìì ;

Âûñòóï ìåæäóñëîéíîé èçîëÿöèè íà òîðöàõ îáìîòêè (íà îäíó ñòîðîíó)

δ_ÂÛÑÒ=1 ñì. ×èñëî ñëîåâ â êàòóøêå:

.

Ðàäèàëüíûé ðàçìåð êàòóøêè:

.

Îñåâîé ðàçìåð êàòóøêè:

.

Îêîí÷àòåëüíûé îñåâîé ðàçìåð îáìîòêè:

.

Âíóòðåííèé äèàìåòð ÎÂÍ:

.

Íàðóæíûé äèàìåòð ÎÂÍ:

.

Âåñ ìåòàëëà ÎÂÍ:

,

ãäå γ = 8900 êã/ì³ - óäåëüíûé âåñ ìåäè; òîãäà: G₀₂ = 2,9 êã.

Ýëåêòðè÷åñêèå ïîòåðè â ÎÂÍ:

Ð_Ý2=2,4∙∆₂²∙G₀₂= 7.81 Âò.

Îïðåäåëåíèå õàðàêòåðèñòèê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ.

Øèðèíà ïðèâåäåííîãî êàíàëà ðàññåèâàíèÿ:

Êîýôôèöèåíò îòêëîíåíèÿ ðåàëüíîãî ïîòîêà ðàññåèâàíèÿ îò èäåàëüíîãî (êîýôôèöèåíò Ðîãîâñêîãî).

Òîãäà

.

Êîýôôèöèåíò ãåîìåòðèè òðàíñôîðìàòîðà:

.

Ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

.1,2782-103

Ïîëíûå ïîòåðè êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

 Âò,

ãäå k_ä = 0,97 - êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé äîáàâî÷íûå ïîòåðè â îáìîòêàõ.

Àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íàïðÿæåíèÿ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

5820

Íàïðÿæåíèå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ:

.

Ìàãíèòíàÿ ñèñòåìà.

Äëÿ âûáðàííîãî ñîãëàñíî ðàñ÷åòó íîðìàëèçîâàííîãî äèàìåòðà âûáèðàåì ñîîòâåòñòâóþùåå ÷èñëî ñòóïåíåé n_ñò = 4 (d_H = 80 ìì). Òðåõôàçíûé ñòåðæíåâîé ñåðäå÷íèê ñîáèðàåòñÿ èç ïîëîñ ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé õîëîäíîêàòàíîé òåêñòóðîâàííîé ñòàëè ìàðêè ÝÇÇÎ òîëùèíîé 0,35 ìì. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîòåðü îò âèõðåâûõ òîêîâ ïëàñòèíû èçîëèðóþòñÿ äðóã îò äðóãà ïëåíêîé ëàêà ñ îáåèõ ñòîðîí. Ìàðêà ëàêà ÊÔ - 935 ÃÎÑÒ 15030 - 69. Íàø ñåðäå÷íèê ÿâëÿåòñÿ øèõòîâàííûì, ò.å. ñòåðæíè è ÿðìà ñîáèðàþòñÿ â ïåðåïëåò, çàòåì ïîëîñû âåðõíåãî ÿðìà âûíèìàþòñÿ è ïîñëå óñòàíîâêè êàòóøåê ñíîâà óêëàäûâàþòñÿ íà ìåñòî.

Ïîïåðå÷íûå ñå÷åíèÿ ñòåðæíåâûõ òðàíñôîðìàòîðîâ âûïîëíÿþòñÿ ñòóïåí÷àòûìè. Ñòóïåíè ñîñòîÿò èç ïàêåòîâ, ñîáðàííûõ èç ïîëîñ îäèíàêîâîé òîëùèíû (0,35 ìì). Êàæäûé ïàêåò ñòåðæíÿ ñî÷åòàåòñÿ ñ ïàêåòîì ÿðìà.

Ðàçìåðû ïàêåòîâ â îäíîé ïîëîâèíå ñòåðæíÿ.

Òîëùèíà ñòåðæíÿ:

.

Ïëîùàäü ñå÷åíèÿ ôîðìû ñòåðæíÿ:

Àêòèâíîå ñå÷åíèå ñòåðæíÿ:

.

×èñëî ïëàñòèí íåîáõîäèìûõ äëÿ íàáîðà ñòåðæíÿ:

Ðàçìåðû ïàêåòîâ ÿðìà âûáèðàþòñÿ àíàëîãè÷íî ðàçìåðàì ñòåðæíÿ è çàíîñÿòñÿ â òàáëèöó. Ôîðìà ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ÿðìà â ñðåäíåé ñâîåé ÷àñòè ïî ðàçìåðàì ïàêåòîâ ïîâòîðÿåò ñå÷åíèå ñòåðæíÿ. Êðàéíèå ïàêåòû â öåëÿõ óëó÷øåíèÿ ïðåññîâêè ÿðìà ÿðìîâûìè áàëêàìè äåëàþòñÿ áîëåå øèðîêèìè, ïóòåì îáúåäèíåíèÿ äâóõ ïàêåòîâ â îäèí.

Òîëùèíà ÿðìà:

.

Àêòèâíîå ñå÷åíèå ÿðìà:

.

×èñëî ïëàñòèí íåîáõîäèìûõ äëÿ íàáîðà ÿðìà:

.

Äëèíà ñòåðæíÿ:

,

ãäå l₀= 2 ñì - ðàññòîÿíèå îò îáìîòêè äî âåðõíåãî è íèæíåãî ÿðåì,

òîãäà l_Ñ= 25,29 ñì.I ñ = 23,588 + 2 - 2,0 = 27,588(ñì).

Ðàññòîÿíèå ìåæäó îñÿìè ñîñåäíèõ ñòåðæíåé:

ãäå à₂₂ = 0,8 ñì - ðàññòîÿíèå ìåæäó îáìîòêàìè ÂÍ ñîñåäíèõ ñòåðæíåé, òîãäà L = 24,42 ñì.

Âåñ ñòàëè îäíîãî óãëà:

.

Âåñ ñòåðæíåé:

_c =G`_ñ+G``_ñ,

à) G_c' - âåñ ñòàëè ñòåðæíåé â ïðåäåëàõ îêíà ìàãíèòíîé ñèñòåìû:

.

á) G_c" - âåñ ñòàëè â ìåñòàõ ñòûêà ïàêåòîâ ñòåðæíÿ è ÿðìà:

,

òîãäà: G_c = 31,668 êã.

Âåñ ñòàëè ÿðì:

_ß =G`_ß+G``_ß,

à) G_ß` - âåñ ÷àñòåé ÿðì, çàêëþ÷åííûõ ìåæäó îñÿìè êðàéíèõ ñòåðæíåé:

.

á) G_ß`` - âåñ ñòàëè â òîðöåâûõ ÷àñòÿõ ÿðì:

.

òîãäà âåñ ÿðìà G_ß =24,114 êã.

Ïîëíûé âåñ ñòàëè:_CT = G_Ñ + Ñ_ß = 55,782 êã.

.2 Ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëÿ

Òðåõôàçíàÿ ñõåìà ñîåäèíåíèÿ Ëàðèîíîâà (òðåóãîëüíèê - çâåçäà) ðàáîòàþùàÿ íà åìêîñòíóþ íàãðóçêó.

Ïðèìåíÿåì â âûïðÿìèòåëå âûñîêîâîëüòíûå êðåìíèåâûå ñòîëáû 7ÑÂË2-100.

Òåõíè÷åñêèå ïàðàìåòðû:

. Ïîâòîðÿþùååñÿ íàïðÿæåíèå: U_Ï = 65 êÂ;

. Íàïðÿæåíèå ëàâèíîîáðàçîâàíèÿ: U_Ë = 90 êÂ;

.Ðåêîìåíäóåìîå ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå:ð = 0.67 ∙U_Ï = 43,55 êÂ;

. Ïðåäåëüíûé òîê: I₀ = 2 À;

. Ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìàÿ ýíåðãèÿ â ñîñòîÿíèè ëàâèííîãî ïðîáîÿ:

À = 6,3 Äæ ;

. Óäàðíûé òîê: I_óäàð = 200 À;

. Ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìàÿ òåìïåðàòóðà ñòðóêòóðû: Ò_ñòìàõ = +140 °Ñ;

. Ìèíèìàëüíî äîïóñòèìàÿ òåìïåðàòóðà ñòðóêòóðû: Ò_ñòìèí = - 40 °Ñ;

. Ïðÿìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ: U_0Ï = 84 Â;

. Ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå U₀ = 44 Â;

. Îáðàòíûé òîê I_îáð = 3 ìÀ (íåáîëåå);

. Äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå â îòêðûòîì ñîñòîÿíèè: Rä = 4 Îì (íå

áîëåå);

. Èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ: λ = 4,7^.10^-5 1/÷ (íå áîëåå);

. Ìàññà ñòîëáà: m = 2,9 êã (íå áîëåå);

. Äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà íàïðÿæåíèÿ t_È = 10 ìñ.

Àìïëèòóäà îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ:

.

Ïðÿìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ â âûïðÿìèòåëå:

.

Ïîòåðè â âûïðÿìèòåëå îò ïðÿìîãî òîêà:

.

Ïîòåðè â âûïðÿìèòåëå îò îáðàòíîãî òîêà:

.

Ïîëíûå ïîòåðè â âûïðÿìèòåëå:

.

Ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå âûïðÿìèòåëÿ:

.

Âûïðÿìëåííîå íàïðÿæåíèå íà âûõîäå:

.

Íàïðÿæåíèå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ âûñîêîâîëüòíîãî âûïðÿìèòåëÿ:

.

3.3 Ðàñ÷åò èíäóêòèâíî-åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ

Ïðèíèìàåì k_i =1,3, à k_u =2,05.

Òîãäà ìàêñèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè èíäóêòèâíî-åìêîñòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ:

 êÎì

Êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè ïðåîáðàçîâàòåëÿ:

.

Âûáèðàåì êîýôôèöèåíò ìàêñèìàëüíîé îòíîñèòåëüíîé íàãðóçêè èç óñëîâèé îïòèìàëüíîãî âåñà ãàáàðèòíûõ ïîêàçàòåëåé êîíäåíñàòîðà è ãàáàðèòíîãî âåñà ÈÅÏ è îïðåäåëåíèè èíäóêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÈÅÏ, ïðèâåäåííîãî êî âòîðè÷íîé îáìîòêå ïðåîáðàçîâàòåëÿ:

 êÎì.

Íàõîäèì óãëîâóþ ÷àñòîòó:

(ñ^-1)

Îïðåäåëèì èíäóêòèâíîñòü ðåàêòîðà, ïðèâåäåííóþ ê âòîðè÷íîé îáìîòêå (ïîä èíäóêòèâíîñòüþ L ïîíèìàþò èíäóêòèâíîñòü ôàçû ðåàêòîðà ñ ñîâìåùåííûì ìàãíèòîïðîâîäîì):

(Ãí).

Èç óñëîâèÿ ðåçîíàíñà îïðåäåëèì åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ÈÅÏ â êàæäîé ôàçå:

 Ô.

Íàõîäèì òîê íàãðóçêè ÈÅÏ:

À

Òîãäà òîê ÷åðåç îáìîòêó ðåàêòîðà ÈÅÏ:

À.

Òîê âòîðè÷íîé îáìîòêè, òî åñòü òîê çàðÿäà êîíäåíñàòîðà ðàâåí

 À.

4. Âûáîð ðàçðÿäíèêà è ðàñ÷åò åãî ýëåêòðîýðîçèîííîé ñòîéêîñòè

Òàê êàê U=6 êÂ, òî âûáèðàåì âîçäóøíûé òðåõýëåêòðîäíûé óïðàâëÿåìûé ðàçðÿäíèê ñî ñòàëüíûìè ýëåêòðîäàìè. Ïðîèçâåäåì ðàñ÷åò åãî ýëåêòðîýðîçèîííîé ñòîéêîñòè:

Ìàññà ìåòàëëà, êîòîðûé âûáðàñûâàåòñÿ:

ãäå k_Â - êîýôôèöèåíò âûáðîñà (çàâèñèò îò ñðåäû, â êîòîðîé ïðîèñõîäèò ðàçðÿä), k_Â =1 äëÿ âîçäóõà,’_Ý=10 ýÂ=1,6∙10^-18 (äëÿ âîçäóõà),

Ñð -òåïëîåìêîñòü ìåòàëëà, èç êîòîðîãî ñäåëàí ýëåêòðîä (ëàòóíü ëèáî ñòàëü). Òàê êàê äëÿ ýëåêòðîäà âûáðàíà ñòàëü, òî Ñð= 481,5 Äæ/êã^.Ê,

Ò_ïë - òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ ìàòåðèàëà, èç êîòîðîãî ñäåëàí ýëåêòðîä. Òàê êàê äëÿ ýëåêòðîäà âûáðàíà ñòàëü, òî Ò_ïë = 1400^oC=1673 Ê.

α - èíòåãðàë îò ìîäóëÿ ðàçðÿäíîãî òîêà.

Îïðåäåëèì èíòåãðàë îò ìîäóëÿ ðàçðÿäíîãî òîêà:

,

ãäå Δ - äåêðåìåíò çàòóõàíèÿ

Q₀ -çàðÿä,

.

Òîãäà

Ñëåäîâàòåëüíî

(êã)

Òîãäà ìàññà âûáðîñîâ

 êã,

ãäå Ì - ðåñóðñ, Ì =.

Äëÿ ïîâûøåíèÿ ýëåêòðîýðîçèîííîé ñòîéêîñòè ðàçðÿäíèêà èñïîëüçóåì ýëåêòðîäû â âèäå òîðîâ, òàê êàê ðàçðÿä áóäåò ïðîèñõîäèòü êàæäûé ðàç â íîâûõ òî÷êàõ.

Íàéäåì ìàññó âûñòóïàþùåé ÷àñòè òîðà ðàçðÿäíèêà òîëùèíîé h=2 ìì:

 êã,

ãäå ρ - ïëîòíîñòü ñòàëè, ρ=7800 êã/ì³;

 - âíåøíèé äèàìåòð òîðà,  ñì;

- âíóòðåííèé äèàìåòð òîðà  ñì.

Ñîãëàñíî ïîëó÷åííûì äàííûì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî ðåñóðñà íåîáõîäèìî ïàðàëëåëüíî ñîåäèíèòü 10 òàêèõ ðàçðÿäíèêîâ.

Ðèñ.4 Îáùèé âèä ÃÈÒ

Ëèòåðàòóðà

1. Òèõîìèðîâ Ï.Ì. «Ðàñ÷åò òðàíñôîðìàòîðîâ». - Ìîñêâà: Ýíåðãèÿ. 1976ã.

. «Èñòî÷íèêè ýëåêòðîïèòàíèÿ íà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðàõ»/ Ñ.Ä. Äîäèê, Þ.ß. Äóñàâèöêèé, Ê. Á. Ìàçåëü è ïð. Ïîä ðåäàêöèåé Ñ.Ä. Äîäèêà è Å.È. Ãàëüïåðèíà. - Ìîñêâà: Ñîâåòñêîå ðàäèî 1969ã.

. Âåêñëåð Ã.Ñ. «Ðàñ÷åò ýëåêòðîïèòàþùèõ óñòðîéñòâ» - Êèåâ: Òåõíèêà. 1978ã.

. Êàëàíòàðîâ Ï.Ë., Öåéòëèí Ë.À. «Ðàñ÷åò èíäóêòèâíîñòåé». - Ëåíèíãðàä: Ýíåðãèÿ. 1970ã.

. Ñïðàâî÷íèê. «Ýëåêòðè÷åñêèå ìàøèíû Ò.1» Ïîä ðåäàêöèåé Òèìîøåíêî Â.Ì. - Ìîñêâà: Ýíåðãèÿ. 1980ã.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru