Расчет электромагнита постоянного тока

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Задание: Рассчитать электромагнит постоянного тока и провести поверочный расчет катушки электромагнита на нагрев.

Исходные данные

1) Построим схемы замещения магнитной цепи без учета магнитного сопротивления стали (рис. 3) и с учетом магнитного сопротивления стали (рис. 4).

2) Рассчитываем магнитные проводимости рабочих и нерабочих воздушных зазоров для трех значений рабочего зазора (без учета потоков выпучивания).

При

При

При

Определяем полную магнитную проводимость трех воздушных зазоров

Результаты расчета сводим в таблицу

д?103, м

0. 5

2. 75

5

GB ?10-6, Гн

2. 352

0. 4277

0. 2352

3) Рассчитываем проводимость потока рассеяния.

Значение проводимости рассеяния определяем по формуле:

Значение проводимости рассеяния, приведенной по потоку, вычисляем по формуле:

Определяем величину коэффициента рассеяния:

При

При

При

Результаты расчетов сводим в таблицу

д?10-3, м

0. 5

2. 75

5

уn

1. 038

1. 207

1. 376

4) Определяем суммарную проводимость всех воздушных зазоров для трех зна- чений воздушных зазоров:

GУ=GB+Gуn

Результаты сводим в таблицу и строим график GУ=f (д).

д?10-3, м

0. 5

2. 75

5

GУ ?10-6, Гн

3. 1

2. 98

2. 97

5) Определяем первую производную суммарной проводимости для трех значений рабочего зазора.

Определение первой производной производится следующим образом: на графике GУ=f (д) проводим три касательные (для соответствующих зазоров, начального, промежуточного и конечного). Значение производной находится через соотношение катетов, отсекаемых касательной, на координатных осях:

Результаты сводим в таблицу и строим график зависимости:

д?10-3, м

0. 5

2. 75

5

dGУ/dд ?10-3, Гн

0,67

0,14

0,092

6) Определяем намагничивающую силу катушки постоянного тока по заданной силе тяги при максимальном зазоре.

Для определения намагничивающей силы катушки воспользуемся выражением

электромагнит постоянный ток расчет

7) Выбор конструкции и размера катушки.

В электромагнитах с Ш-образным сердечником катушка располагается на среднем стержне сердечника магнитопровода.

Выбираем шунтовую каркасную катушку со следующими размерами:

а=2,6 см, b=2. 8 см, l=6. 5 см, a1=6,3 см, b1=7,2 см, h=2см

8) Рассчитываем катушку постоянного тока.

Выбираем обмоточный провод из меди марки ПЭТВ.

Определяем предварительный диаметр провода по таблице 3.

где U — напряжение на обмотке, R — активное сопротивление обмотки

где с=0,17?10-7 Ом? м — удельное сопротивление провода, lср — средняя длина витка, q — площадь поперечного сечения провода.

Средняя длина витка определяется по эскизу катушки

Определим предварительно диаметр провода:

Ближайшее стандартное значение диаметра провода выбираем из таблицы 3.

Диаметр неизолированного провода d=0,1 мм

Диаметр изолированного провода dиз=0,122 мм

Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=0,785 мм2

Определяем число витков обмотки:

Где Q — площадь сечения ка- тушки (обмоточное пространство), kзап — коэффициент заполнения катушки медью.

Площадь сечения катушки

Q=l?h=6. 5?2=13 см2

Число витков обмотки

Определяем активное сопротивление обмотки

Мощность, рассеиваемая в катушке в виде тепла

Температура нагрева катушки И= И0+ф, где И0=400С — температура окружающей среды, ф — превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды.

где кто — коэффициент теплоотдачи катушки, для компаундированных катушек значение коэффициента необходимо увеличить на 5−8%, S — поверхность охлаждения катушки.

Таким образом, температура нагрева обмотки

И=40+4,95=44,95 0С

Допустимая температура нагрева катушки для выбранного класса нагревостойкости изоляции В составляет 1200С. Следовательно, катушка может работать в длительном режиме.

9) Рассчитываем катушку переменного тока, чтобы при максимальном рабочем зазоре электромагнит развивал такое же усилие, как и на постоянном токе (Fт≅Fт).

Из данного выражения определяем необходимую намагничивающую силу катушки переменного тока для создания заданного тягового усилия.

Полный ток в катушке можно разложить на две составляющие: Iw — реактивная составляющая (намагничивающий ток, создающий магнитный поток) и Ia — активная составляющая, компенсирующая потери в стали и вызывающая нагрев магнитопровода.

или

откуда выразим число витков при условии, что Iw=683. 13 A.

Определяем диаметр провода

Ближайшее стандартное значение диаметра провода выбираем из таблицы 3.

Диаметр неизолированного провода d=0,38 мм

Диаметр изолированного провода dиз=0,42 м

Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=0,1134 мм2.

Определяем активное сопротивление катушки переменного тока:

10) Рассчитываем зависимость индуктивности катушки переменного тока от ве- личины воздушного зазора и строим зависимость L=f (д).

Индуктивность катушки определяется, как L=w2?GУ, где GУ — суммарная проводимость всех воздушных зазоров, определенная в п. 4.

Составляем таблицу по результатам расчета

д?10-3, м

0. 5

2. 75

5

GУ ?10-6, Гн

1. 598

0. 3146

0,1863

L, Гн

0,941

0,903

0,899

11) Рассчитываем зависимость тока в катушке переменного тока от величины рабочего зазора и строим график I=f (д).

где R — активное сопротивление обмотки, X=щL — индуктивное сопротивление обмотки.

д?10-3, м

0. 5

2. 75

5

L, Гн

47,52

9,53

5,65

X, Гн

14 929

2994

1775

I, A

0. 015

0. 073

0. 124

Отношение максимального тока к минимальному

12) Рассчитываем тяговые характеристики на постоянном и переменном токе.

Рассчитываем тяговую характеристику на постоянном токе.

При д=0,5 мм

При д=2,75 мм

При д=5 мм

Рассчитываем тяговую характеристику на переменном токе.

При д=0,5 мм

При д=2,75 мм

При д=5 мм

Строим в одних координатах тяговые характеристики электромагнитов постоянного (Fт=) и переменного (Fт~) тока.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой