[pic] Вт/(м * 0С)
[pic]
Определение неизвестных из ряда электрических параметров нагрузки:
[pic]
(9)
[pic] В
[pic]
(10)
[pic] В
[pic]
(11)
[pic] В
[pic]
(12)
[pic] А
2.5. Расчет параметров рабочей цепи БМР
2.5.1. Число витков рабочей обмотки:
[pic]
(13)
[pic] (витков)
Выбираем вентиль рабочей цепи по среднему значению тока вентилей:
Iвср = IHN / 2 = 0.183 / 2 = 0.091 A
(14)
Uвобр = Em = E ( / 2 = 174.617(( / 2 = 274 B
(15)
Диод 2Д254Г. Параметры:
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)
Проверяем выполнение условия:
(H(N - H(M) >> Hво
(19)
(3.2-1.42) >> 0.015; 1.78 >> 0.015
2.6. Расчет коэффициента внешней ОС
2.6.1. Определяем критический коэффициент обратной связи, при котором работа усилителя переходит в релейный режим:
[pic]
(20)
[pic] Ом
Наибольший наклон ДКР на линейном участке:
[pic]=0.494
[pic]
(21) где Sc = kc*S = [pic]
[pic]2477Гн
[pic]
(22)
[pic]
2.6.2. Задаемся превышением [pic] над [pic]: n = 3
2.6.3. Определяем коэффициент внешней ОС:
[pic]
2.7. Расчет параметров цепи ОС
Способ осуществления ОС – по напряжению. Исходя из этого, коэффициент, учитывающий влияние цепочки из ограничивающего и подстроечного резисторов на ток обратной связи, [pic] = 0.01 ( 0.001.
Зададимся [pic] = 0.001.
[pic]
(23)
[pic]410 (витков)
Для обеспечения регулирования глубины ОС витки берутся с запасом (
= 1.5 (2476 витков).
Выполняются отпайки от витков, которым соответствуют ( = 1, ( =
1/1.5, т.е. от 2476-го и 1465-го витков соответственно.
2.8. Расчет параметров цепи входного сигнала
2.8.1. Определяем число витков входной обмотки.
[pic]
(24)
[pic] A
[pic]
(25)
[pic]= 1905 (витков)
2.8.2. Реальное число витков берется с запасом ( = 1.3 (2476 виток).
Выполняются отпайки от витков, которым соответствуют ( = 1,
( = 1/1.3, т.е. от 1905-го и 1465-го витков соответственно.
2.9. Расчет обмотки смещения
2.9.1. Определяем напряженность переключения.
[pic]
(26)
[pic] = 3.56 А/м
2.9.2. Напряженность срабатывания реле:
[pic]
(27)
[pic] = 7.12А/м
Т.к.КВ(1 ,то БМР с нормально отключенными контактами (НО),
Hвх.сраб(0.
Учтем влияние ОС.
[pic]
(28)
[pic]= 14.288 В
[pic]
(29)
[pic] А
[pic]
(30)
[pic] 0.7131 А/м
(31)
2.9.4. Определяем напряженность смещения.
[pic]
(32)
[pic] –11.051 А/м
2.9.5. Задаемся током смещения: Iсм = 4
2.9.5 Число витков обмотки смещения
[pic]
(33)
[pic]= –296 ( витка )
2.9.5 Входное сопротивление:
[pic]
(34)
[pic]= 2500 Ом
2.9.5 Полное сопротивление цепи смещения:
[pic]
(35)
[pic]6020 Ом
2.10. Расчет диаметров проводов обмоток
2.10.1 Задаем внутренний диаметр тора после помещения сердечника в каркас, намотки всех обмоток, внешней изоляции и пропитки.
d0 = (0.3 ( 0.5)d = 0.5(0.028 = 0.014 ( м )
2.10.2. Площадь обмоточного окна:
[pic]
(36)
[pic]
2.10.3. Внешний диаметр сердечника с обмотками:
[pic]
(37)
[pic]= 0.047
4. Т.к. основная площадь обмоточного окна занята рабочей обмоткой, то коэффициент заполнения по меди
kм = kмр = 0.4
[pic]
S0 = 4.4( d( lm = 4.4 ( 0.028 ( 0.053 = 0.006505 ( м 2 )
2.10.5. Допустимая плотность тока в обмотках:
[pic]
(38)
[pic]
2.10.6. Рассчитываем площади сечений проводов для каждой из обмоток
БМР:
[pic]
[pic]
2.10.7. Выбираем провода марки ПЭВ-2. Данные проводов для каждой обмотки приведены в табл. 1.
Данные выбранных проводов
Таблица 1
|Обмотка |[pic] |I, A |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|рабочая |[pic] |0.203 |0.03973 |0.05627|0.27 |0.32 |
|входная |[pic] |[pic] |[pic] |0.00196|0.05 |0.07 |
|обратной|[pic] |[pic] |[pic] |0.00196|0.05 |0.07 |
|связи | | | | | | |
|смещения|[pic] |0.004 |[pic] |0.00196|0.05 |0.07 |
2.11. Конструктивный расчет БМР
2.11.1. Рассчитываем геометрические параметры каркаса.
Т.к. d = 36 мм ( 20 мм то “толщина” каркаса: (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)
Площадь окна, занимаемого каркасом:
[pic]
(42)
[pic]
2. Выбор изоляции.
Изоляция для катушки и между обмотками: пленка из фторопласта-4
(толщина 0.04 мм, пробивное напряжение – 4000 В)
Наружная изоляция:
– Стеклоткань ЛСК-7 (толщина 0.11 мм, пробивное напряжение– 1800 В)
2.11.3. Расчет обмоточного пространства, занимаемого в катушке каждой обмоткой.
Коэффициент намотки:
[pic]
(43) ky = 0.8 – коэффициент укладки; dм – диаметр провода для изоляции; dи – диаметр провода с изоляцией.
Для рабочей обмотки:
[pic]
Для остальных обмоток:
[pic]
Обмоточное пространство, занимаемое в катушке каждой обмоткой:
[pic]
(44)
[pic]
2.11.4. Расчет диаметров после намотки каждой обмотки.
[pic]
Рассчитываем внутренние диаметры после намотки каждой обмотки.
Первой наматывается рабочая обмотка, затем входная, обратной связи и смещения в указанном порядке.
[pic]
(45) где (i-1) - индекс обмотки, предшествующей данной, обозначенной
(i); для первой рабочей обмотки размеру с индексом (i-1) соответствует
[pic]
[pic]
2.11.5. Определяем внешние диаметры после намотки каждой обмотки:
[pic]
(46)
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
6. Подсчитываем высоту каждой из обмоток bi.
Рабочие обмотки наматываются отдельно на каждый тор.
[pic]
(47)
[pic]0.02183 м
Остальные обмотки наматываются совместно, т.е. на два сердечника.
Высота входной обмотки:
[pic]
(48)
[pic]0.04413 м
Высоты обмоток обратной связи и смещения.
[pic]
(49)
[pic]= 0.044297 м
[pic]= 0.04458 м
Полученные значения [pic] и являются истинными [pic]:
[pic]
2.11.7 Определяем среднюю длину витка каждой обмотки.
Средняя длина витка для рабочей обмотки:
[pic]
(50)
[pic]= 0.05966 м
Средняя длина витка для входной обмотки:
[pic]
(51)
[pic]= 0.12392 м
Средние длины витков обмоток обратной связи и смещения:
[pic]
(52)
[pic]= 0.12519 м
[pic]= 0.126091 м
2.11.8 Определяем поверхность охлаждения устройства:
[pic]
(53)
[pic]
9. Уточняем диаметр провода входной обмотки.
[pic]
(54)
[pic]
Сечение выбранного провода больше уточненного сечения
10. Выбираем намоточные станки.
Данные выбранных станков
Таблица 2
|b, мм |d, мм |[pic] |Станок |
|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. Температурный расчет БМР
2.12.1. Определяем потери в стали.
[pic]
(55) где [pic]
(56)
[pic]
[pic] Вт
2. Определяем потери в меди.
Для этого находим сопротивления обмоток.
[pic]
(57)
[pic]
Суммарные потери в меди:
[pic]
(58)
Iimax - максимальный ток в i-ой обмотке.
[pic]3.1
2.12.3. Запас по температуре перегрева:
(зап = (доп - (пер
(59)
где (пер = ( Рм + Рс ) / ( kтS0 )
(60)
(пер = (3.1+0.002 ) / (14.7*0.01) = 20.8 [pic]
(зап = 60 – 20.8 = 39.182 [pic]
2.13. Уточнение параметров БМР
2.13.1. Уточняем (:
[pic]
(61)
[pic]
2.13.2. Уточняем ЭДС питания:
[pic]
(62)
[pic]174.617 В
3. Ток холостого хода:
[pic]
(63)
[pic]А
2.14. Построение характеристики управления БМР
2.14.1. ДКР, записанная в координатах (В=(В( Н( ) переводится в координаты Uн=Uн( Н( ) c помощью выражения:
[pic]
(64)
Полученные данные приведены в табл. 3.
Таблица 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 |
Строится характеристика обратной связи:
[pic] (
65 )
где [pic]
[pic] A/м
2. По полученным кривым и известной напряженности смещения строим зависимость Uн = Uн(Нвх), где Нвх определяется:
[pic] (
66 )
2.14.3. Осуществляется переход на оси абсцисс от переменной
Hвх к переменной Iвх по формуле:
[pic] (
67 )
2.15. Определение параметров БМР.
2.15.1. Уточняем токи срабатывания и отпускания.
Ток срабатывания Iвх.ср=0.4 ( mА )
Ток отпускания Iвх.отп=0.2 ( mA )
2. Минимальное и номинальное напряжения на нагрузке:
UHN = 136.9 В; UHM = 14.28 В;
2.15.3. Коэффициент возврата:
[pic] (
68 )
Iвхn= | Iвх.ср – Iвх.отп | = 0.4-0.2 = 0.2 ( mA ) (
69 )
Pвх.ср=I 2вх.ср(Rвх=( 0.0004 )2 ( 2500 =[pic] ( Вт)
Pвх.отп = I 2вх.отп(Rвх=( 0.0002 )2 ( 2500 =[pic] ( Вт)
Pвх.п = I 2вх.п(Rвх=( 0.0002 )2 ( 2500 = [pic] ( Вт)
PHN = UHN 2 /RH = 136.9 2 / 750 = 25 ( Вт )
2.15.4. Временные параметры реле БМР с НО:
[pic]
[pic] (
73 )
где 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;
[pic];
[pic]= 0.152 c
[pic] (
74 )
[pic]
2.16. РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ БМР
1. Рассчитываем резисторы цепи обратной связи.
[pic] (
75 )
[pic] = 7.5 [pic]Ом
[pic]Ом
[pic]Ом
Мощности этих резисторов:
[pic] Вт
[pic] Вт
Ограничительный резистор в цепи обратной связи: МЛТ-0.25 56 кОм
Подстроечный резистор в цепи обратной связи: СП3-1 47 кОм
2. Рассчитываем резисторы цепи смещения.
[pic]Ом
[pic]Ом
Мощности этих резисторов:
[pic] Вт
[pic] Вт
Ограничительный резистор в цепи смещения: МЛТ-0.125 3.9 кОм
Подстроечный резистор в цепи смещения: СП3-1 3.3 кОм
3. Выбираем выпрямитель в цепи смещения:
диодная сборка КЦ302Г.
Параметры: Iпр = 0.3 А, Uобр = 180 В, (Uпр = 2 В, Iобр.max =
15 мкА
4. Выбираем конденсатор в цепи смещения:
К50-16. Напряжение – 50 В. Емкость – 100мкФ.
5. Расчет питающего трансформатора.
2.16.5.1. Расчет питающего трансформатора ограничен определением габаритов, задаваемых полной мощностью Pтр в ражим максимальной нагрузки.
Т.к. расчет трансформатора ориентировочный, можно принять мощности всех вторичных обмоток активными: Pi = Ei(Ii. Некоторое завышение полной мощности при этом позволяет не учитывать ток холостого хода трансформатора:
Pтр = (EiIi = EpIp + EсмIсм (
76 ) где Eсм = 1.11 IсмRсм = 1.11(0.004 (6022 = 26.74 B
Pтр = 174.6(0.203+26.74(0.004 = 35.49 Вт
2.16.5.3. Выбираем магнитопровод: ОЛ Э310. Для него Вм = 1.36 Тл.
2.16.5.4. Сечение сердечника трансформатора определяется по полуэмпирической формуле:
[pic] (
77 )
( - отношение масс сердечника. Для обеспечения наименьшего веса берем ( = 2 ); с = 0.6 – коэффициент, учитывающий форму сердечника;
( = 4.56 А/мм2 – допустимая плотность тока.
[pic]= 1.01 мм2
Выбираем стандартное сечение [pic]= 0.9 мм2
Геометрические параметры: d = 32 мм - внутренний диаметр тора;
D = 50 мм - внешний диаметр тора; b = 10 мм- высота тора; s = 0.9 мм2 - поперечное сечение магнитопровода; lc = 12.9 см - средняя длина магнитной линии; lМ = 6.12 см - средняя длина всей обмотки.
2.16.4.5. Числа витков обмоток:
[pic] (
78 )
Ei - напряжение на рассчитываемой обмотке трансформатора;
(U =16% – потери напряжения в обмотке, для первичной обмотки – “–”, для вторичной – “+”.
Ec= 220 В – стандартное напряжение сети.
[pic]= 931 витков
[pic]= 868 витков
[pic]= 130 витка
2.16.5.6. Расчет диаметров проводов обмоток
Задаем внутренний диаметр тора после помещения сердечника в каркас, намотки всех обмоток, внешней изоляции и пропитки.
d0 = (0.3 ( 0.5)d = 0.5(0.032 = 0.016 ( м )
Площадь обмоточного окна по (36):
[pic]
Внешний диаметр сердечника с обмотками по (37):
[pic] 0.057
Рассчитываем площади сечений проводов для каждой из обмоток трансформатора:
Ic = Pтр / Uc = 35.6/220 = 0.162 A
[pic]
2.10.7. Выбираем провода марки ПЭВ-2. Данные проводов для каждой обмотки приведены в табл. 1.
Данные выбранных проводов
Таблица 5
|Обмотка |[pic] |I, A |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|сетевая |[pic] |0.162 |0.035 |0.04155 |0.23 |0.28 |
|рабочая |[pic] |0.203 |0.045 |0.43008 |0.25 |0.30 |
|смещения|[pic] |0.004 |[pic] |0.00196 |0.05 |0.07 |
6. Конструктивный расчет трансформатора.
Рассчитываем геометрические параметры каркаса.
Т.к. d = 32 мм > 20 мм то “толщина” каркаса: (k = 1(10
-3 м
По формулам (39),(40),(41) определяем:
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
Площадь окна, занимаемого каркасом, по ( 42 ):
[pic]
Изоляция для катушки и между обмотками:
– пленка из фторопласта-4 (толщина 0.04 мм, пробивное напряжение
– 4000 В)
Наружная изоляция:
– Стеклоткань ЛСК-7 (толщина 0.11 мм, пробивное напряжение –
1800 В)
Коэффициенты намотки по ( 43 ):
Для сетевой обмотки:
[pic]
Для рабочей обмотки:
[pic]
Для обмотки смещения:
[pic]
По (44) определяем обмоточное пространство, занимаемое в катушке каждой обмоткой:
[pic]
Расчет диаметров после намотки каждой обмотки.
[pic]
По ( 45 ) рассчитываем внутренние диаметры после намотки каждой обмотки. Первой наматывается сетевая обмотка, затем рабочая и смещения в указанном порядке.
[pic]
Определяем внешние диаметры после намотки каждой обмотки по ( 46 ):
[pic]
[pic]
[pic]
Подсчитываем высоту каждой из обмоток bi по ( 47 ):
[pic]0.013716 м
[pic]0.015539 м
[pic]0.015773 м
Полученные значения [pic] и являются истинными [pic]:
[pic]
Определяем среднюю длину витка каждой обмотки по ( 50 ).
[pic]= 0.049433м
[pic]= 0.05651 м
[pic]= 0.060624м
Выбираем намоточные станки.
Данные выбранных станков
Таблица 6
|Обмотка |b, мм |d, мм |[pic] |Станок |
|сетевая |13.71 |27.83 |0.28 |СНТ-10 |
|рабочая |15.55 |25.42 |0.30 |СНТ-10 |
|смещения |15.77 |25.18 |0.07 |СНТ-8 |
3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ БМР
БМР имеет этажерочную конструкцию. Сердечники с обмотками устанавливаются на стальное шасси . Между БМР и шасси, а также между
БМР и трансформатором предусмотрены карболитовые детали и .
Сердечники БМР и трансформатора ( и ) помещаются в текстолитовые каркасы и , поверх которых наматываются обмотки, соответственно рабочие и сетевая. В БМР поверх рабочих обмоток на оба сердечника наматываются обмотки постоянного тока . Поверх сетевой обмотки трансформатора наматываются рабочая и обмотка смещения .
Трансформатор и БМР крепятся на шасси при помощи латунного болта .
Также на шасси устанавливается разъем . К внутренней стороне стальной лицевой панели ( ) крепится печатная плата ( ) с элементами: подстроечными резисторами и соответственно цепей обратной связи и смещения, а также постоянными ограничительными резисторами и соответственно цепей обратной связи и смещения
. также на плате припаивается конденсатор – фильтр цепи смещения
, диодная сборка , и диоды рабочей цепи – и . На внешней стороне лицевой панели расположена ручка . На лицевой панели предусмотрены отверстия для отвертки, необходимые для настройки БМР.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения курсового проекта было спроектировано бесконтактное магнитное реле с выходом на постоянном токе.
Материал магнитопровода оказывает влияние на размеры усилителя, его статические и динамические параметры. Так, чем выше индукция насыщения материала, тем меньше размеры БМР, что объясняет возможность уменьшить поперечное сечение магнитопровода при сохранении величины магнитного потока. Поэтому, чем выше качество материала, тем ближе характеристики усилителя к идеальным. При проектировании данного БМР был выбран материал 79НМ, обладающий сравнительно высокой чувствительностью.
Расчет велся по геометрическому фактору Г1. В выбранном сердечнике Г1 значительно больше расчетного, из-за большого тока нагрузки и, как следствие, большого сечения провода.
Уточнение параметров показало, что ( снизился на 4,3%, что находится в пределах нормы.
Трансформатор выбран из условия получения минимальной мощности.
Сечение трансформатора взято несколько меньше расчетного, т.к. предварительный расчет показал целесообразность этого.
Цепь смещения не увеличивает инерционность БМР, т.к. в нее включен резистор, составленный из постоянного ограничительного и переменного подстроечного резисторов, причем сопротивление постоянного составляет 70%, а переменного - 60% от (Rсм - Rwсм), где Rwсм - сопротивление обмотки смещения.
Таким образом, спроектированное БМР полностью отвечает требованиям технического задания.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Семенов В.И., Лекции по курсу ЭМТ, 1999 г.
1. Семенов В.И., Методические указания к выполнению курсовой работы,1989 г.
2. Миловзоров В.П., Электро - магнитные устройства автоматики, 1974 г.
3. Усатенко С.Т., Выполнение электрических схем по ЕСКД, 1989 г.
Страницы: 1, 2
