Расчёт трансформатора тока

Содержание

 

Задание……………………………………………………………………..3                                                         

Расчет………………………………………………………………………4

Вывод……………………………………………………………………..11

Литература……………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

       Спроектировать схему измерителя переменного тока с частотой 50 Гц в диапазоне 0….0,5 А, 0….5А с помощью трансформатора тока с разъёмным магнитопроводом (клещи) с усилителем. Измерительный механизм – миллиамперметр магнитоэлектрической системы типа М4200 ГОСТ 8711-60 и с сопротивлением рамки 17 Ом. 

 

Расчёт

       Рисунок 1 – Схема для расчёта.

      1.Расчёт магнитопровода трансформатора тока.

       В качестве материала сердечника можно приминить пермаллой 80НХС с толщиной листа (ГОСТ 10160-75).

 В.

       Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

 .

       Определяем мощность трансформатора:

 

       Определяем площадь сечения сердечника магнитопровода:

.

       Определяем длину сердечника:

 м.

       Определяем объём кольцевого  сердечника:

 м².

       Определяем число витков вторичной обмотки:

 

Определяем площадь  сечение проводов вторичной обмотки, приняв плотность тока

 

       Определяем диаметр  проводов вторичной обмотки трансформатора:

 

       Выбираем изоляцию проводов обмотки:

       По ГОСТу 2773-51 выбираем провода  марки ПЭЛ.

       2.Праверка трансформатора тока  на обеспечения работы сердечника  без захода в область насыщения:

 

      Так как  пермаллоя 80НХС равняется 0,7, то можем заключить, что сердечник трансформатора далёк от насыщения.

       3.Расчетаем выпрямитель тока с миллиамперметром. Определим минимальное значение которое можно измерить схемой рисунок 2, используя миллиамперметр.

       Рисунок 2 – Эквивалентная схема вторичной цепи ТТ, Нагруженного на миллиамперметр.

       Используем миллиамперметр типа  М4200 (ГОСТ8711-60) с током полного  отклонения и сопротивлением рамки .  

       Для расчёта схемы используем  следующие исходные данные:

      

      

      

      

      

      

      

       .

       Определим магнитную проводимость  сердечника:

 

       Определим постоянные коэффициенты:

 

 

 

       Определим ток :

 

       Таким образом, даже при использовании  пермаллоя с проницаемостью придел измерения по току на частоте    50 Гц при приемлемых размерах магнитопровода данная схема не может быть использована без усилителя так как диапазон измерения трансформатора лежит в приделах 0….0,5А, 0….5А.

       4.Расчёт усилителя

       Непосредственное подключения измерительного прибора к трансформатору тока ограничивает возможности измерения как по чувствительности, так и по частотному диапазону. Во многих случаях использование усилителя того или иного типа в качестве промежуточного звена позволяет улучшить общи характеристики прибора, и в первую очередь чувствительность. Проектирование высокочувствительных комплексов преобразователь – усилитель требует обеспечения максимального соотношения сигнал – шум во входной цепи. Это очевидное требование не может быть полностью удовлетворено простым выбором малошумящих усилительных устройств, что является необходимым, но недостаточным условием. Достаточным же условием является совместное решение, в результате которого малошумящий усилитель должен быть согласован с трансформатором и его собственными шумами. На рисунке 2 представлена эквивалентная схема трансформатора тока, нагруженного на шумящий усилитель. 

 

      Рисунок 3 - Эквивалентная схема трансформатора тока, нагруженного на шумящий усилитель.

      

 

       На входе усилителя используем транзистор П-28 с шумовыми параметрами:

       ;

       ;

       ;

       ;

       ,

       .      

       1.Определяем конструктивную постоянную :

 

       2.Определяем оптимальное число  витков вторичной обмотки :

 

       3.Определяем :

 

       4. Определяем значения коэффициента  с учётом

 

       5.Определяем минимальное значение  измеряемого тока при соотношении  сигнал – шум 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

 

       В результате расчёта были наедены конструктивные параметры трансформатора тока:

,

 м,

 м²,

 ,

 

 

        Был выбран согласованный с  трансформатором усилитель.

       Минимальное значение измеряемого  тока трансформатором с усилителем  составляет 10^-4 А.  

       Таким образом, спроектированный  трансформатор тока полностью  подходит для измерения переменного  тока с частотой 50 Гц в диапазонах 0….0,5 А, 0….5А.  

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Электрические  измерения. Средства и методы  измерений (общий курс).  Под  ред. Е.Г. Шрамковка Учеб. Пособие  для втузов.общий курс М. Высш. шк., 1972. 520 с ил.

2. Андреев Ю.А., Абрамзов Г.В. Преобразователи  тока для измерений без разрыва  цепи. - Л. : Энергия. Ленингр. отд-ие, 1979. - 144с., ил.

3. Котур В.И.  и др. Электрические измерения  и электрические приборы: Учеб. Для техникумов / - М.: Энергоатомиздат, 1986. – 400с. :ил

4. Микросхемы  для бытовой радиоаппаратуры:  Справочник / И.В. Новаченко, В.М.  Петухов, И.П. Блудов и др. –  М. : Радио и связь, 1989 – 384 с. : ил.

5. Титце У., Шенк  К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. / Пер. с  нем. – М. : Мир. 1982. – 512с., ил.