Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте

Введение…………………………………………………………………………..5
Задание…………………………………………………………………………….7
1. Выбор магнитопровода………………………………………………………..9
1.1 Определение расчетной мощности трансформатора………………..9
1.2 Выбор конструкции магнитопровода………………………………...9
1.3 Выбор материала сердечника…………………………………………9
1.4 Выбор типоразмера магнитопровода………………………………..11
2. Определение числа витков обмоток…………………………………………13
2.1 Определение падения напряжения…………………………………...13
2.3 Электродвижущая сила на виток…………………………………….14
2.4 Число витков обмоток………………………………………………...14
3. Определение потерь в стали и намагничивающего тока……………………15
3.1 Потери в стали…………………………………………………………15
3.2 Активная составляющая намагничивающего тока………………….15
3.3 Намагничивающая мощность в стали………………………………..15
3.4 Реактивная составляющая намагничивающего тока………………..15
3.5. Ток первичной обмотки при номинальной нагрузке……………….16
3.6 Ток холостого хода……………………………………………………16
3.7 Относительное значение тока холостого хода………………………16
3.8 Оценка результатов выбора магнитной индукции………………….17
3.9 Коэффициент мощности……………………………………………...17
4. Электрический и конструктивный расчет обмоток…………………………18
4.1 Выбор плотностей тока в обмотках………………………………….18
4.2 Ориентировочные значения сечения проводов……………………..18
4.3. Выбор сечения проводов…………………………………………….18
4.4 Вычисляем амплитудные значения рабочих напряжений………….19
4.5 Определение изоляционных расстояний…………………………….20
4.6 Проверка размещения обмоток в окне……………………………….21
4.7 Осевая длина для каждой обмотки…………………………………...21
4.8 Толщина каркаса………………………………………………………21
4.9 Толщина междуслоевой изоляции……………………………………22
4.10 Толщина междуобмоточной изоляции……………………………..22
4.11 Количество слоев наружной изоляции……………………………..23
4.12 Число витков в одном слое каждой обмотки находим по формуле……………………………………………………………………23
4.13 Число слоев…………………………………………………………..23
4.14 Радиальный размер каждой обмотки…………………………….....24
4.15 Полный радиальный размер катушки………………………………24
4.16 Зазор между катушкой и сердечником……………………………..25
4.17 Средняя длина витка обмоток………………………………………25
4.18 Масса меди обмоток…………………………………………………26
4.19 Потери в меди………………………………………………………..27
5. Тепловой расчет трансформатора……………………………………………28
5.1 Определение сопротивлений схемы замещения…………………….29
5.2 Тепловой поток между катушкой и сердечником…………………..31
5.3 Тепловое сопротивление катушки……………………………………31
5.4 Максимальное превышение температуры катушки…………………31
5.5 Оценка результатов расчета перегрева………………………………32
5.6 Максимальная температура обмотки………………………………...33
5.7 Проверка результатов и их корректировка………………………….33
6. Определение падения напряжения и КПД трансформатора……………….34
6.1 Активные сопротивления обмоток…………………………………..34
6.2 Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток…………………..34
6.3 Падения напряжения на обмотках при номинальной нагрузке…….36
6.4 Полные падения напряжения на вторичных обмотках при номинальной нагрузке трансформатора…………………………………37
6.5 Напряжения на вторичных обмотках………………………………...37
6.6. КПД трансформатора………………………………………………...37
6.7 Выбор проводов для выводов обмоток………………………………38
Заключение……………………………………………………………………….39
Список используемой литературы……………………………………………...40

Использование природных ресурсов немыслимо без преобразования одних видов энергии в другие.
Значительная часть энергии, запасенной в природе в виде химической энергии, ядерной энергии, энергии движения рек морей, энергии ветра и энергии излучения солнца, преобразуется в современном мире в электрическую энергию. Однако непосредственное преобразование тепловой, химической или атомной энергии в электрическую используется в очень ограниченных масштабах, так как на современном этапе развития техники оно не может быть осуществлено с достаточно малыми потерями и требует больших капитальных затрат. Поэтому предварительно энергия всех видов преобразуется в механическую с помощью тепловых или гидравлических машин и лишь затем преобразуется в электрическую энергию.
Преобразование механической энергии в электрическую или обратное преобразование выполняется с помощью электрических машин.
Электрические машины, действие которых основано на законе электромагнитной индукции, называются индуктивными. Это же явление положено в основу работы индуктивных преобразователей, предназначенных для преобразования электрической энергии с одними значениями (током, напряжением, частотой) в электрическую энергию с другими значениями параметров. Простейшим и наиболее распространенным индуктивным преобразователем, с помощью которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения, является трансформатор.
Трансформатор (от лат. transformo - преобразую), статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Первый в мире трансформатор был создан в 1876 г. известным русским электротехником и изобретателе П.Н. Яблочковым. Это был однофазный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом. Однофазный трансформатор с замкнутым магнитопроводом был разработан братьями Д. и Э. Гопкинсон 1884 г. в 1889 г. выдающийся русский ученый М.О. Доливо-добровольский предложил трехфазный трансформатор с пространственной магнитной системой и в 1891 г. - трехфазный трехстержневой трансформатор с расположением стержней в одной плоскости.
Большие возможности трансформаторов в отношении преобразования основных параметров электрической энергии переменного тока обуславливают чрезвычайно широкое распространение их в качестве составного элемента систем электроснабжения, автоматики, измерительной и вычислительной техники, связи.

В настоящем курсовом проекте в соответствии с заданием, приведен расчет маломощного трансформатора однофазного тока.
По результатам расчёта выбран броневой трансформатор с ленточным магнитопроводом, выполненным из стали марки Э340 толщиной 0,15 мм.
При первичном выборе магнитной индукции 1,4 Тл, величина относительного тока холостого хода не укладывалось в пределы 0,3 0,5. Поэтому, с целью выполнения условия вхождения величины относительного тока холостого хода в выше указанные пределы, магнитную индукцию снижаем до 1,1 Тл. После чего с учетом новых значений чисел витков, были внесены необходимые уточнения в расчёты.