asyan.org
добавить свой файл
1
1 Робота трифазного двигуна від однофазної мережі.

2 Розрахункові формули при роботі з дротом.

3 Розрахунок нагрівальних елементів.

4 Розрахунок паралельних (послідовних) з’єднань радіоелементів.

5 Розрахунок котушок індуктивності.

6 Розрахунок тороїдальних трансформаторів.

А-Робота трифазного двигуна від однофазної мережі.
Для роботи трифазного двигуна в однофазній мережі використовують запуск двигуна через конденсатор. Щоб двигун з конденсаторним пуском працював нормально, ємність конденсатора повинна мінятися в залежності від кількості обертів двигуна. На практиці двигуном керують двоступенево. Вмикають двигун з розрахунковою (пусковою) ємністю конденсатора, а після того, як двигун набере обертів, пусковий конденсатор відключають, залишаючи тільки робочий конденсатор. Пусковий конденсатор відключають перемикачем вручну.
Робоча ємність конденсатора (в мікрофарадах) для трифазного двигуна з’єднаного “зіркою” визначається по формулі:

Ср=2800*(I / U)
Робоча ємність конденсатора (в мікрофарадах) для трифазного двигуна з’єднаного “трикутником” визначається по формулі:

Ср=4800*(I / U)

При відомій потужності електродвигуна струм (в амперах) можна визначити по формулі:
I = P / (1,73 * U * η * cos φ)

де Р – потужність двигуна, вказана в паспорті, Вт;

U – напруга мережі, В;

cos φ – коефіцієнт потужності;

η – коефіцієнт корисної дії.
Конденсатор пусковий Сп повинен бути в 1,5 – 2 рази більший від робочого Ср.

Робоча напруга конденсатора повинна бути в 1,5 рази більша від напруги мережі.

Конденсатор повинен бути паперового типу.

Для електродвигуна з конденсаторним пуском існує дуже проста схема реверсування. При перемиканні третьї обмотки, двигун міняє напрямок обертання.

Експлуатація двигунів з конденсаторним пуском має деякі особливості. При роботі двигуна в холосту, по обмотці до якої приєднаний конденсатор, протікає струм на 20 – 40% більший від номінального. Тому при роботі двигуна з недогрузкою потрібно зменшити робочу ємність.

Під час перегрузки двигун може зупинитись, тоді для його запуску потрібно знову включити пусковий конденсатор.

При такому ввімкненні потужність двигуна, складає 50% від номінального значення.

Двигуни з подвійною кліткою короткозамкнутого ротора серії МА, працюють погано, а інші двигуни при правильному виборі схеми ввімкнення і параметрів конденсаторів – добре (асинхронні електродвигуни серій А, АО, АО2, Д, АОЛ, АПН, УАД).

ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ОБМЕЖУЄТЬСЯ ВЕЛИЧИНОЮ ДОПУСТИМИХ СТРУМІВ НАПРУГИ ЖИВЛЕННЯ.


Б-Розрахункові формули при роботі з дротом.
Опір дроту (в омах) вираховується по формулі
або

де - питомий опір (по таблиці);

- довжина дроту, м;

- площа поперечного перерізу дроту, мм2;

- діаметр дроту, мм.

Довжина дроту із цих виразів визначається по формулах
або
Площа поперечного перерізу дроту визначається по формулі

Опір R2 при температурі t2 може бути визначений по формулі


де - температурний коефіцієнт опору (з таблиць);

- опір при деякій початковій температурі t1.

Завжди за t1 приймають 18oC, і у всіх приведених таблицях указана величина R1 для t1 = 18oC.
Струм плавлення для тонких дротів з діаметром до 0,2 мм визначається по формулі


де - діаметр дроту, мм;

- постійний коефіцієнт, для міді 0,034; для нікеліна 0,07; для заліза 0,127.


Матер’ял

Питомий опір

Ом*мм2

Питома вага

Г/см3

Температурний коефіцієнт опору



Температура плавлення

оС

Максимальна робоча температура

оС

()

Мідь

0,0175

8,9

+0,004

1085

-

Алюміній

0,0281

2,7

+0,004

658

-

Залізо

0,135

7,8

+0,005

1530

-

Сталь

0,176

7,95

+0,0052

-

-

Нікелін

0,4

8,8

+0,00022

1100

200

Константан

0,49

8,9

-0,000005

1200

200

Манганін

0,43

8,4

+0,00002

910

110

Ніхром

1,1

8,2

+0,00017

1550

1000


В-Розрахунок нагрівальних елементів.

Теплова дія струму.

Під час проходження струму по провіднику, результатом роботи струму являється тепло, тобто вся робота струму перетворюється в тепло.

Робота (в джоулях), яка здійснюється струмом при проходженні його через частину кола, визначається по формулі

А=U*I*t




де U - напруга, В;

I - струм, А;

t - час, сек.
Кількість тепла (Дж), яке виділяється в провіднику при проходженні по ньому струму визначається по закону Джоуля –Ленца
Q = I 2 * R * t
де R – опір проідника, Ом;

I - струм, А;

t - час, сек.
Розрахунок кількості теплоти, необхідної для того, щоб закип’ятити воду в чайнику об’ємом 2 л. Напруга мережі 220В, струм споживаний електрочайником 4А. Визначити час закипання води в чайнику, якщо його ККД=80% і початкова температура води 20оС. Питома теплоємність води С = 4200.

Визначаєм кількість тепла, необхідного для нагріву води до температури кипіння.

Qп = c*m*(tкип – to) =4200*2*(100 – 20) = 672000 Дж.
Визначаєм кількість тепла, яке треба виділити на нагрівальний елемент електрочайника з врахуванням ККД
Q = Qп / ККД =672000/0,8=840000 Дж.
Визначаєм час закипання води в чайнику
Q = A = U*I*t.
Звідси знаходимо t
t = Q / (U*I) = 840000 / (220*4) =954сек = 15хв 54сек.


Потужність електроструму.
P = A / t = U*I.

Довжину і діаметр дроту нагрівального елемента розраховують виходячи з величини напруги мережі і заданої потужності нагрівального елемента.

Сила струму при даній напрузі і потужності визначається по формулі
I = P / U;

Опір провідника визначають по формулі

R = U / I


Визначаєм довжину дроту для нагрівального елемента

L = S*R /

де L - довжина дроту, м;

S - переріз дроту, мм2;

R - опір дроту, Ом;

- питомий опір дроту, Ом*мм2/м.
Основні дані для розрахунку нагрівальних елементів.

Допустима сила струму А

1

2

3

4

5

6

7

Діаметр ніхромового дроту при т-рі 700оС, мм

0,17

0,3

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

Площа поперечного перерізу дроту, мм2

0,0227

0,0707

0,159

0,238

0,332

0,442

0,57



Допустимі струми навантаження мідних проводів.

Параметр

Переріз проводу, мм2

0,05

0,07

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,7

1

0,5

2

2,5

4

6

10

Найбільший допустимий струм, А

0,7

1

1,3

2,5

3,5

4

5

7

10

14

17

20

25

30

54

Г-Розрахунок паралельних (послідовних) з’єднань радіоелементів.
Паралельне з’єднання резисторів та котушок індуктивності

Послідовне з’єднання конденсаторів

Послідовне з’єднання резисторів, котушок та паралельне з’єднання конденсаторів
R = R1+R2+R3+…. C = C1+C2+C3+…. L = L1+L2+L3+….


Д-Розрахунок котушок індуктивності.
Індуктивність котушки залежить від її геометричних розмірів, кількості витків, способу намотки. Чим бітьший діаметер, довжина намотки і кількість витків котушки, тим більша її індуктивність.

Індуктивність котушки більша, якщо вона намотана виток до витка.

Індуктивність котушки менша, якщо вона намотана з проміжками між витками.
При намотці котушки більш товстим проводом, ніж заданий по розмірах треба збільшити кількість витків котушки, щоб одержати необхідну індуктивність.
При намотці котушки більш тонким проводом, ніж заданий по розмірах треба зменшити кількість витків котушки, щоб одержати необхідну індуктивність.
Розрахунок однослойних циліндричних котушок проводиться по формулі


де - індуктивність котушки, мкГн;

- діаметр котушки, см;

- довжина намотки котушки, см;

- кількість витків котушки.

Кількість витків котушки розраховують по формулі


Після того, як знайдено кількість витків, визначають діаметр проводу з ізоляцією по формулі


де - діаметр провода, мм;

- довжина обмотки, мм;

- кількість витків.

Е-Розрахунок тороїдальних трансформаторів.
Для радіоелектронної апаратури найкраще використовувати тороїдальні трансформатори, вони мають меншу масу, менші габарити, мають вищий ККД, їх обмотка краще охолоджується.

Для намотки тороїдальних трансформаторів треба використовувати обмоточні проводи з підвищеною механічною та електричною стійкістю ізоляції.

При намотці вручну треба використовувати проводи ПЭЛШО, ПЭШО.
Приклад розрахунку трансформатора
Вхідні дані: напруга живлення Uc = 220B

вихідна напруга UH =12B

струм навантаження IH =3.6A
1 Визначаєм потужність вторинної обмотки:

2 Визначаєм габаритну потужність трансформатора:

Величину ККД і інші необхідні для розрахунку дані вибирають по таблиці із потрібної графи ряду габаритних потужностей.
3 Знаходимо площу перерізу сердечника розрахункову:

4 Підбираєм розміри сердечника


де - зовнішній діаметр тороїда, см

- внутрішній діаметр тороїда, см

- товщина тороїда, см

Найблищий тороїд з площею перерізу 6 см2. З такими розмірами

- 8см

- 5см

- 4см
5 При визначенні внутрішнього діаметру сердечника повинна виконуватись умова



тобто 5>3,8
6 Визначаєм кільість витків на один вольт напруги
витка на вольт
7 Знаходим розрахункові числа витків первинної і вторинної обмоток
виток

витків
Так як в тороїдальних трансформаторах магнітний потік розсіювання дуже малий, то спад напруги в обмотках визначається тільки їх активним опором, внаслідок чого відносна величина спаду напруги в обмотках тороїдального трансформатора значно менша, ніж в трансформаторах стержневого і броньового типу.

Тому для компенсації втрат на опір вторинної обмотки необхідно збільшити кількість її витків на 3%.
витків
8 Визначаєм діаметри проводів обмоток

де - струм первинної обмотки трансформатора, який визначається по формулі



Вибираєм найблищий провід в сторону збільшення діаметра 0,31 мм.

мм

де - густина струму.


РГ, Вт





S, см2

, А/мм2

, %

До 10

41/S

38/S



4,5

0,8

10-30

36/S

32/S



4

0,9

30-50

33.3/S

29/S



3,5

0,92

50-120

32/S

28/S



3

0,95


РГ – габаритна потужність трансформатора,
- кількість витків на вольт для сталі Э310, Э320, Э330,

- кількість витків на вольт для сталі Э340, Э350, Э360,

S - площа перерізу сердечника,

- ККД трансформатора,

- густина струму.