Помощь студентам в учебе
Оптимизация электромагнитных элементов мощных усилителей для гидроакустики по критерию энергетической эффективности. (Дроссели)
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ДРОССЕЛИ 5
1.1 Электромагнитные компоненты современного мощного электрического
тракта и проблема их эффективной работы 8
1.2. Применение дросселей в устройствах силовой электроники и гидроакустических передающих комплексах 11
1.1 Основные принципы, закладываемые при разработке и производстве
дросселей электромагнитных компонентов 18
1.2 Трансформатор 21
1.3 Эффективная методика определения потерь в магнитных материалах.27
1.4 Дроссель. Распространение на случай переменного тока. Пример расчета
30
Выводы 34
2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
2.1 Индуктивность рассеивания трансформатора 39
2.2 Внешнее поле дросселя и трансформатора 41
Выводы 42
3. ЭФФЕКТИВНАЯ МЕТОДИКА АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В МАГНИТНЫХ
МАТЕРИАЛАХ 43
Выводы 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
1. ДРОССЕЛИ 5
1.1 Электромагнитные компоненты современного мощного электрического
тракта и проблема их эффективной работы 8
1.2. Применение дросселей в устройствах силовой электроники и гидроакустических передающих комплексах 11
1.1 Основные принципы, закладываемые при разработке и производстве
дросселей электромагнитных компонентов 18
1.2 Трансформатор 21
1.3 Эффективная методика определения потерь в магнитных материалах.27
1.4 Дроссель. Распространение на случай переменного тока. Пример расчета
30
Выводы 34
2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
2.1 Индуктивность рассеивания трансформатора 39
2.2 Внешнее поле дросселя и трансформатора 41
Выводы 42
3. ЭФФЕКТИВНАЯ МЕТОДИКА АНАЛИЗА ПОТЕРЬ В МАГНИТНЫХ
МАТЕРИАЛАХ 43
Выводы 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 57
Современная силовая электроника активно использует современные электромагнитные компоненты для выполнения различных задач и достижения различных целей. Использование электромагнитных компонентов в современной силовой электронике имеет заметные отличия от использования этих компонентов в других областях электротехники, например в энергетической электронике. И это отличие состоит в том, что современная силовая электроника использует электромагнитные компоненты, то есть трансформаторы и дроссели фильтров, не только для передачи электроэнергии на большом уровне мощности, но и для передачи мощных сигналов и их обработки. Отличия электромагнитных компонентов от других линейных элементов электро- радиотехнического тракта состоит в значительной мере в том, что современная промышленность, как правило, не выпускает электромагнитные компоненты в том объеме и в том ассортименте, как она выпускает резисторы и конденсаторы. Хотя, надо сказать, что для определенных целей и резисторы и в особенности конденсаторы так же приходится заказывать на заводах по индивидуальным проектам. Что же касается электромагнитных компонентов, то доля индивидуальных проектов в общем объеме их использования в силовой электронике достигает 98%. Таким образом, разработчик вынужден не только уметь использовать готовые электромагнитные компоненты, но и в полной мере должен быть готов к тому, что ему придется их разрабатывать, испытывать и производить большими сериями. Вот эти 3 момента, на которые мы обратили внимание и требуют проведения некоторых исследований, которые дадут разработчику возможность эффективной разработки электромагнитных компонентов и оптимизации их по определенному кругу параметров. Настоящая дипломная работа будет посвящена исследованию и разработке эффективных инженерных методик проектирования дросселей, трансформаторов, а так же исследования потерь в материалах сердечников электромагнитных компонентов.
Объектом исследований в представленной дипломной работе гидроакустические системы.
Предметом исследований в представленной дипломной работе являются непосредственно электромагнитные компоненты.
Целью дипломной работы является разработка инженерной методики расчета электромагнитных элементов гидроакустических систем( дроссели).
В дипломной работе решены следующие задачи:
1. Разработаны эффективные методы расчета дросселей, исходя из заданных габаритов, по критерию максимальной эффективности.
2. Был произведен расчет и проектирование трансформаторов для устройств силовой электроники и гидроакустических комплексов.
3. Разработаны эффективные методы практического анализа потерь в магнитных материалах.
Объектом исследований в представленной дипломной работе гидроакустические системы.
Предметом исследований в представленной дипломной работе являются непосредственно электромагнитные компоненты.
Целью дипломной работы является разработка инженерной методики расчета электромагнитных элементов гидроакустических систем( дроссели).
В дипломной работе решены следующие задачи:
1. Разработаны эффективные методы расчета дросселей, исходя из заданных габаритов, по критерию максимальной эффективности.
2. Был произведен расчет и проектирование трансформаторов для устройств силовой электроники и гидроакустических комплексов.
3. Разработаны эффективные методы практического анализа потерь в магнитных материалах.
ный разработчик электромагнитных компонентов может быть снабжен эффективными методиками их анализа расчета и оптимизации.
В дипломной работе были достигнута следующая цель:
Выполнена разработка инженерной методики расчета электромагнитных элементов гидроакустических систем (Дросселей).
В дипломной работе были решены следующие задачи:
1. Разработана эффективная методика расчета дросселей, исходя из заданных габаритов, по критерию максимальной эффективности.
Однозначно показано, что не существует произвольности выбора числа витков дросселя тока и магнитной проницаемости материала. Для каждых значений заданного тока, заданной индуктивности и заданной индукции, существует только одна пара числа витков и магнитной проницаемости.
В данной главе был разработан алгоритм расчета дросселя, который включает в себя следующее:
Первое что у нас имеется это исходные данные. Они включают следующие величины: L, ц, Sc, w, lc. После нужно выбрать материал с магнитной проницаемостью. Это может быть феррит, порошковое карбонильное железо или молибденовые пермаллои. Выполняем оценку необходимого объема сердечника. После выбираем МП, состоящий из 4-х сердечников. Затем определяем необходимую индуктивность единичного витка. И измеряем потери в магнитопроводе, потери МП и потери в сердечнике. И в конце приступаем к проектированию.
2. Был выполнен и произведен расчет, а так же проектирование трансформаторов для устройств силовой электроники и гидроакустических комплексов.
В данной главе был разработан алгоритм расчета, который включает в себя следующее: Первое что у нас имеется это исходные данные. Они включают следующие величины: ивх^,5,В. Далее нужно выбрать материал магнитопровода это может быть феррит, порошково-молибденовый пермаллой, порошковое железо Highflux сендасты - (Coolmu). Далее нужно выбрать конструкцию трансформатора, например, (кольцо П-образный) и рассчитать число витков первичной обмотки. Затем идет энергетический расчет нужно найти потери по раннее данным формулам и КПД. Перегрев в данной работе не рассчитывается. После того, как мы рассчитали КПД и потери мы можем рассчитать Lxx и Ls. Индуктивность рассеивания в данной работе описывается небольшим разделом ниже. Далее, если нас все устраивает мы приступаем к проектированию.
3. Была разработана эффективная методика практического анализа потерь в магнитных материалах.
Были рассмотрены методы определения потерь в магнитопроводе. Это калориметрический метод который представляет собой установку (калориметр) генератор мощного синусоидального сигнала и сопутствующие измерительные приборы. Наш образец устанавливается в калориметр и нагревается до определенной температуры затем удаляется и на его место устанавливается собственный нагреватель и делается попытка нагреть его до той же температуры если температура совпадает то поданная на этот нагревательный элемент мощность и есть мощность потерь. Несмотря на то что этот метод довольно точен недостатком является его длительность. Предложенный нами метод определения потерь более быстро позволяет получить необходимое число потерь в магнитопроводе и он достаточно точен. Установка представляет собой генератор синусоидального сигнала КПД которого близко к 100 процентам источника питания измерителя мощности и испытуемого образца и в данном случае мы мереем мощность передаваемую от источника в генератор. Данный метод уже не один год используется на предприятии ОКЕАНПРИБОР.
Мы определяли экспериментальным путем на данном предприятии мощности потерь, энергии потерь в магнитопроводах следующих классов: первый класс лучшие электротехнические стали. Второй класс аморфные материалы причем аморфные материалы исследовались как французского производства - это стали аморфные материалы imcc на самом деле imcc - это не аморфные, а нанокристаллические материалы, аналогичные китайские материалы. В России аморфные и нанокристаллические материалы производятся на двух заводах - это Ашинский металлургический комбинат и предприятие Гаммамет, которое расположено в свердловской области на Урале. Материалы обоих фирм оказались при измерении достаточно высокого качества по сравнению с импортными.
...
В дипломной работе были достигнута следующая цель:
Выполнена разработка инженерной методики расчета электромагнитных элементов гидроакустических систем (Дросселей).
В дипломной работе были решены следующие задачи:
1. Разработана эффективная методика расчета дросселей, исходя из заданных габаритов, по критерию максимальной эффективности.
Однозначно показано, что не существует произвольности выбора числа витков дросселя тока и магнитной проницаемости материала. Для каждых значений заданного тока, заданной индуктивности и заданной индукции, существует только одна пара числа витков и магнитной проницаемости.
В данной главе был разработан алгоритм расчета дросселя, который включает в себя следующее:
Первое что у нас имеется это исходные данные. Они включают следующие величины: L, ц, Sc, w, lc. После нужно выбрать материал с магнитной проницаемостью. Это может быть феррит, порошковое карбонильное железо или молибденовые пермаллои. Выполняем оценку необходимого объема сердечника. После выбираем МП, состоящий из 4-х сердечников. Затем определяем необходимую индуктивность единичного витка. И измеряем потери в магнитопроводе, потери МП и потери в сердечнике. И в конце приступаем к проектированию.
2. Был выполнен и произведен расчет, а так же проектирование трансформаторов для устройств силовой электроники и гидроакустических комплексов.
В данной главе был разработан алгоритм расчета, который включает в себя следующее: Первое что у нас имеется это исходные данные. Они включают следующие величины: ивх^,5,В. Далее нужно выбрать материал магнитопровода это может быть феррит, порошково-молибденовый пермаллой, порошковое железо Highflux сендасты - (Coolmu). Далее нужно выбрать конструкцию трансформатора, например, (кольцо П-образный) и рассчитать число витков первичной обмотки. Затем идет энергетический расчет нужно найти потери по раннее данным формулам и КПД. Перегрев в данной работе не рассчитывается. После того, как мы рассчитали КПД и потери мы можем рассчитать Lxx и Ls. Индуктивность рассеивания в данной работе описывается небольшим разделом ниже. Далее, если нас все устраивает мы приступаем к проектированию.
3. Была разработана эффективная методика практического анализа потерь в магнитных материалах.
Были рассмотрены методы определения потерь в магнитопроводе. Это калориметрический метод который представляет собой установку (калориметр) генератор мощного синусоидального сигнала и сопутствующие измерительные приборы. Наш образец устанавливается в калориметр и нагревается до определенной температуры затем удаляется и на его место устанавливается собственный нагреватель и делается попытка нагреть его до той же температуры если температура совпадает то поданная на этот нагревательный элемент мощность и есть мощность потерь. Несмотря на то что этот метод довольно точен недостатком является его длительность. Предложенный нами метод определения потерь более быстро позволяет получить необходимое число потерь в магнитопроводе и он достаточно точен. Установка представляет собой генератор синусоидального сигнала КПД которого близко к 100 процентам источника питания измерителя мощности и испытуемого образца и в данном случае мы мереем мощность передаваемую от источника в генератор. Данный метод уже не один год используется на предприятии ОКЕАНПРИБОР.
Мы определяли экспериментальным путем на данном предприятии мощности потерь, энергии потерь в магнитопроводах следующих классов: первый класс лучшие электротехнические стали. Второй класс аморфные материалы причем аморфные материалы исследовались как французского производства - это стали аморфные материалы imcc на самом деле imcc - это не аморфные, а нанокристаллические материалы, аналогичные китайские материалы. В России аморфные и нанокристаллические материалы производятся на двух заводах - это Ашинский металлургический комбинат и предприятие Гаммамет, которое расположено в свердловской области на Урале. Материалы обоих фирм оказались при измерении достаточно высокого качества по сравнению с импортными.
...
