Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Электромагниты постоянного тока

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При включении напряжения в момент t = 0,1с начинает протекать ток в катушке электромагнита и возникает электромагнитная сила, которая переводит якорь на левый упор (хя =-2,5 мм). В момент касания якорем упора из-за упругого удара происходит небольшой отскок. Контакт перемещается до касания с неподвижным контактом (хк =-1,5 мм). Скорость перемещения якоря зависит от электромагнитной силы, которая… Читать ещё >

Электромагниты постоянного тока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В зависимости от вида электропитания различают электромагниты постоянного и переменного тока. Питание электромагнитов осуществляется либо от источников напряжения, либо от источников тока. МДС, магнитный поток и сила, действующая на якорь, определяются током в катушке электромагнита. В установившемся режиме ток в электромагните постоянного тока, подключенного к источнику напряжения, определяется активным сопротивлением провода катушки электромагнита. Питание от источника тока задает такой же ток в электромагните.

Электромагниты постоянного тока бывают быстродействующие и с замедлением. Для повышения быстродействия магнитопровод выполняют шихтованным для снижения вихревых токов; применяют также различные схемы форсировки. Для реализации замедления на магнитопровод помещают короткозамкнутые катушки или гильзы из материала с высокой электрической проводимостью, что вызывает снижение скорости нарастания и затухания магнитного потока в электромагните, соответственно, при его срабатывании и возврате; используются и специальные схемы.

При разработке различных электромагнитных механизмов проводится согласование тяговой характеристики привода — электромагнита и механической характеристики всего механизма. Тяговая характеристика электромагнита это зависимость создаваемой им электромагнитной силы Рш или электромагнитного момента М на якоре при неизменном фиксированном токе от размера рабочего зазора электромагнита, поступательного или вращательного перемещения якоря. Часто в качестве точки отсчета координаты перемещения используют зазор между якорем и сердечником электромагнита, т. е. Рэм = /(8), Мэм = /(ср). Тяговая характеристика определяется при медленном перемещении якоря и имеет смысл статической характеристики.

Под механической характеристикой Рмсх = /(8), Ммех = /(ф) электромагнитного механизма, присоединенного к якорю, понимают зависимость силы или момента, созданных механизмом и противодействующих перемещению якоря, от размера рабочего зазора электромагнита. Механическая характеристика определяется также при медленном перемещении якоря и является статической. В зависимости от вида электромагнитного механизма его механическая характеристика складывается из сил упругих элементов, сил трения (кроме вязкого) и внешних источников сил, включая силу тяжести. Для нормальной работы электромагнитного механизма необходимо согласование тяговой и механической характеристик. Пример кинематической схемы контактора с прямоходовым электромагнитом (см. рис. 7.17) приведен на рис. 7.25.

Кинематическая схема контактора постоянного тока.

Рис. 7.25. Кинематическая схема контактора постоянного тока:

1 — электромагнит; 2 — якорь электромагнита; 3 — шток; 4 — опора скольжения; 5 — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт (контактный мостик); 7 — подвижная опора подвижного контакта; 8 — поджимная пружина (контактная пружина) подвижного контакта; 9 — возвратная пружина якоря; 10 — неподвижное основание; 11 — источник питания; 12 — ограничитель движения якоря — упор якоря На этой схеме у электромагнита 1 якорь 2 и контактная система 6—8 с общей массой т перемещаются в направляющей опоре скольжения 4 с коэффициентом вязкого трения kjp в промежутке между упорами якоря 12 и имеют предварительное поджатие Р0 в03 в правое положение возвратной пружиной растяжения 9 с жесткостью k воз. Подвижный контакт 6 с массой тк прижимается предварительно поджатой пружиной сжатия 8 с жесткостью & од к упору 7 контактной системы силой Р0 под предварительного контактного нажатия. Начальный зазор между подвижным 6 и неподвижным 5 контактом 5К. Принцип действия заключается в следующем. При подключении электромагнита к источнику питания 11 возникает электромагнитная сила Рш притяжения якоря к сердечнику электромагнита. Когда эта сила становится больше силы поджатия возвратной пружины 9, якорь с контактной системой начинает двигаться влево до упора. Подвижные контакты после выбора зазора 8К (8К < 8Я) с неподвижным контактом 5 останавливаются и при дальнейшем движении влево якоря дополнительно поджимаются к нему пружиной 8. Силы тяжести элементов и массы пружин не учитываем.

Для последующего анализа выделяем три подсистемы: электрическую, магнитную и механическую. Эквивалентная схема электрической подсистемы изображена на рис. 7.26, а. В ней последовательно соединены: источник постоянного напряжения U, выключатель В, активное сопротивление провода /?ир, и ЭДС e (t) = -cPV^/dt = -d{^N)/dt, определенная суммарным магнитным потоком Фх электромагнита. ЭДС зависит от временной функции магнитного потока, который в свою очередь определяется параметрами магнитной и механической подсистем (положением якоря).

Эквивалентные схемы электромеханической системы контактора (см. рис. 7.25).

Рис. 7.26. Эквивалентные схемы электромеханической системы контактора (см. рис. 7.25):

а — электрическая подсистема; 6 — магнитная подсистема; в — механическая подсистема Эквивалентная схема магнитной подсистемы (рис. 7.26, б) составлена из магнитных сопротивлений и источника МД С F = iN. Через сопротивление Ra проходит магнитный поток рассеяния катушки. Через последовательно соединенные магнитные сопротивления: RMC — магнитное сопротивление сердечника; RM я — магнитное сопротивление якоря; Т?5 экв магнитное сопротивление немагнитного зазора 8Я, проходит рабочий поток. Рабочий магнитный поток намагничивает якорь электромагнита и создает тяговое усилие электромагнита.

Для построения эквивалентной схемы механической подсистемы выделим в системе узловые точки на элементах, имеющих различные скорости движения. В рассматриваемой конструкции их три: А — на якоре, В — на подвижном контакте, О — на неподвижном основании. Фазовыми переменными в прямой модели механической подсистемы являются скорость v — переменная типа потенциала и сила Р — переменная типа потока [3]. Элементами модели будут: вязкое трение — резистор с сопротивлением 1Дтр, где kTp — коэффициент вязкого трения; пружины — индуктивность t/ky, где ky — жесткость пружины; массы — конденсатор с емкостью, равной массе тела т.

Введем дополнительные нелинейные элементы, моделирующие упоры, — упругую стенку с рассеянием энергии (см. далее). Их присоединим к якорю и неподвижному основанию Упя, к подвижному контакту и упору контактной системы Упк, к подвижному и неподвижному контактам Уппк. Схема соединения элементов с указанными узлами, соответствующая заданной кинематической схеме, показана на рис. 7.26, в. Между узлами Л и О включены: электромагнитная сила притяжения якоря к сердечнику Рэм, масса якоря с контактной системой — конденсатор с емкостью т, вязкое трение штока в опоре скольжения — резистор 1Дтр, возвратная пружина — индуктивность 1Дувоз, нелинейный элемент упор якоря Упл. Между узлами А и В находятся: пружина ноджатия контакта — индуктивность 1Д под, нелинейный элемент упор контакта Упк. Между узлами В и О присоединены два элемента: масса подвижного контакта — конденсатор с емкостью тк и нелинейный элемент — упор подвижного и неподвижного контакта Уп|1К. В составленной схеме потенциал точки А — скорость якоря, а потенциал точки В — скорость подвижного контакта.

Модель упора (рис. 7.27) включает параллельно соединенные индуктивность и резистор, а также выключатель.

Модель упора.

Рис. 7.27. Модель упора.

Индуктивность имеет малое значение, так как она равна обратной величине большой жесткости стенки. Резистор регулирует постоянную времени затухания колебательного или апериодического процесса при ударе о стенку. Выключатель замыкается в момент касания стенки. В схеме ветвь с упором шунтирует ветвь с массой и другими параллельными элементами, резко уменьшая разность потенциалов между точками подсоединения упора, т. е. скорости движения. Момент касания определяется по значению перемещения, которое вычисляется с помощью интегрирования соответствующих скоростей.

В составленных эквивалентных схемах все три подсистемы взаимосвязаны через зависимые источники фазовых переменных и зависимые параметры пассивных элементов. Индуцируемая ЭДС в катушке электромагнита в электрической подсистеме определяется производной суммарного магнитного потока Ф?. Магнитодвижущая сила в магнитной подсистеме вычисляется по значению тока в электрической подсистеме F = iN. Электромагнитная сила в механической подсистеме зависит от рабочего магнитного потока Рэм = Ф2/(5110) = йФ2 где Su — площадь поперечного сечения одного полюса сердечника. Магнитное сопротивление зазора между якорем и сердечником Рй =8я/(ц05п) зависит от перемещения, т. е. от интеграла скорости якоря — фазовой переменной механической подсистемы. По значениям перемещений якоря и контакта управляются модели упоров.

Анализ процессов по составленным эквивалентным схемам удобно проводить с использованием универсальных пакетов компьютерных программных средств, например Matlab Simulink |4].

Практические задачи Типовая задача 1.

Составить модель и выполнить расчеты параметров электромеханических процессов в контакторе постоянного тока (см. рис. 7.19) при включении и выключении источника питания электромагнита. Для моделирования использовать программную среду Matlab Simulink.

Исходные данные: Рпр = 3500 Ом, RMC = 2,5 • 105 1/Ги, Рмя = 0,8 • 105 1/Гн, Р§ экв = 0,5−1010*8я 1/Гн, Рма = 2,0 • 107 1/Гн, kTp = 0,01 кг/с, т = 0,1 кг, тк = 0,01 кг, kyii03 = 1,0 • 103 Н/м с начальным поджатием Р0воз = 4,0 Н, &Упод= 8,0• 103 с начальным поджатием Р0под = 10,0 Н. Число витков в катушке электромагнита 21 000. Коэффициент k для электромагнитной силы Рэм =kФравен 2,0 • 109 Н/Вб2. Питание электромагнита осуществляется от источника ЭДС одиночным прямоугольным импульсом напряжения 220 В длительностью 200 мс, с задержкой 100 мс. Ход якоря, т. е. расстояние между упорами, составляет 5 мм, начальное положение якоря 8я, нач = 3,5 мм, что соответствует середине между упорами. Начальное расстояние подвижного контакта относительно опоры подвижного контакта равно 1 мм, а от опоры подвижного контакта до неподвижного контакта 1,5 мм.

Эквивалентная схема механической подсистемы контактора (см. рис. 7.26, в), построенная в программной среде Matlab Simulink (Simscape), приведена на рис. 7.28.

Эквивалентная схема механической подсистемы контактора в программной среде Matlab Simulink (Simscape).

Рис. 7.28. Эквивалентная схема механической подсистемы контактора в программной среде Matlab Simulink (Simscape).

В схему добавлены два датчика движения для якоря (точка А) и для контакта (точка В). Датчики показывают значения скорости и перемещения. Установленные параметры упоров приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Установленные параметры упоров в схеме механической подсистемы контактора (см. рис. 7.28).

Упор

Верхняя граница перемещения, м.

Нижняя граница перемещения, м.

Жесткость упора, Н/м (обе границы).

Коэффициент вязкого трения, кг/с (обе границы).

Уп".

2,5 • 10 3

— 2,5 • 10 3

1,0 • Ю7

Упк

1,0 • 10-з.

— 0,1.

1,0 • 10®.

Уп11К

од.

1,5 • 10 3

1,0 • ЮС.

Входным параметром механической подсистемы служит электромагнитная сила, которая вычисляется по текущему значению рабочего магнитного потока, определенному в магнитной подсистеме.

Решение

? Для расчета статической механической характеристики контактора задается нарастающая электромагнитная сила и строится график зависимости этой силы от перемещения якоря. Схема для исследований механической характеристики показана на рис. 7.29, где принята линейно нарастающая сила с производной 5 Н/с (элемент Ramp).

В ней механическая подсистема выделена в отдельный блок (Subsystem), а характеристику воспроизводит графопостроитель (ХУ Graph). Дополнительная запись параметров движения осуществляется осциллографом (Scope). В самой схеме механической подсистемы исключают инерционные элементы — массы (рис. 7.30).

Результаты расчета статической механической характеристики контактора показаны на рис. 7.31 как функции от перемещения якоря и рис. 7.35 как функции от зазора между якорем и сердечником электромагнита.

На рис 7.31 но оси ординат отсчитывается сила в ньютонах, а по оси абсцисс — перемещение в метрах.

Схема для исследований механической характеристики контактора.

Рис. 7.29. Схема для исследований механической характеристики контактора.

Схема механической подсистемы контактора без инерционных элементов для исследований механической характеристики.

Рис. 730. Схема механической подсистемы контактора без инерционных элементов для исследований механической характеристики.

Рассчитанная статическая механическая характеристика.

Рис. 731. Рассчитанная статическая механическая характеристика.

контактора Из начального положения х = 0 якоря и при отсутствии внешней силы Р = О возвратная пружина переводит якорь к правому упору — точка а. При нарастании внешней (отрицательной) силы якорь будет оставаться на месте, пока сила не превысит остаточное поджатие возвратной пружины Электромагниты постоянного тока. — точка б. Далее происходит движение влево с нарастающей силой возвратной пружины. Тангенс угла наклона участка б — в равен жесткости возвратной пружины ку воз. В точке в происходит касание подвижного контакта с неподвижным контактом и дальнейшее движение якоря становится возможным только после нарастания внешней силы, превышающей значение силы поджатия подвижного контакта, которая осталась после перемещения контакта из начального положения до опоры контакта.

Электромагниты постоянного тока.

где Аг0«Од =1,0 мм — начальное расстояние между подвижным контактом и его опорой на штоке (задается для расчета начальных условий). На участке г — д движение происходит с нарастающей силой двух пружин, возвратной и поджимной, т. е. тангенс угла наклона кривой становится равным сумме воз + под• В точке д якорь касается правого упора и движение прекращается. <

Упрощенная эквивалентная схема магнитной подсистемы (электромагнита) приведена на рис. 7.32. Она составлена в Sim Power Systems по схеме рис. 7.26, б.

Упрощенная эквивалентная схема магнитной подсистемы электромагнита постоянного тока.

Рис. 7.32. Упрощенная эквивалентная схема магнитной подсистемы электромагнита постоянного тока.

Входными параметрами в схеме служат ток в катушке электромагнита и перемещение якоря, а выходными параметрами — индуцируемая в катушке ЭДС e (t) и электромагнитная сила Рэм. Магнитное сопротивление немагнитного промежутка 8 между якорем и сердечником представлено его вебер-амперной характеристикой, которую реализует управляемый источник напряжения U Rd. По значениям 6Я иФр вычисляется магнитное напряжение.

Электромагниты постоянного тока.

где 5П — площадь одного полюса сердечника электромагнита. Блок функции Fcn2 вычисляет электромагнитную силу, пропорциональную квадрату рабочего магнитного потока. Индуцируемая в катушке ЭДС вычисляется дифференцированием, но времени суммарного магнитного потока и умножением на число витков катушки N.

С помощью эквивалентной схемы магнитной подсистемы можно рассчитать тяговую характеристику электромагнита. Для этого составляется схема, показанная на рис. 7.33. На ней магнитная подсистема представлена отдельным блоком (Subsystem). К входу «хя» подключена линейно нарастающая функция, определяющая перемещения якоря в диапазоне от -2,5 до 3,5 мм, что соответствует изменению зазора 8 от 1 до 6 мм. На входе «Ток» задано постоянное значение тока в электромагните i = U/Rlip = = 220/3500 = 0,063А. На выходе получаем электромагнитную силу Рэм и зазор 8, которые выдаются на соответствующие входы графопостроителя.

Схема для расчета тяговой характеристики электромагнита.

Рис. 7.33. Схема для расчета тяговой характеристики электромагнита.

Рассчитанная тяговая характеристика электромагнита приведена на рис. 7.34 и 7.35. При увеличении зазора 8Я сила уменьшается и стремиться к нулю. Предельное значение силы при минимальном нулевом зазоре определяется рабочим магнитным потоком электромагнита, который зависит от магнитных сопротивлений сердечника и якоря. При больших магнитных потоках эти сопротивления возрастают из-за магнитного насыщения ферромагнитных материалов.

На рис. 7.35 выполнено сравнение тяговой характеристики электромагнита и статической механической характеристики механизма контактора. Для срабатывания контактора тяговая характеристика должна проходить выше механической характеристики. Необходимый запас по электромагнитной силе определяется требованиями к динамическим свойствам контактора. На инерционность электромеханической системы контактора влияют как параметры механизма, гак и параметры электрических и магнитных цепей электромагнита.

Анализ динамики работы контактора можно выполнить на модели его электромеханической системы, включающей взаимосвязанные электрическую, механическую и магнитную подсистемы (рис. 7.36).

Рассчитанная тяговая характеристика электромагнита.

Рис. 734. Рассчитанная тяговая характеристика электромагнита.

Сравнение тяговой характеристики электромагнита и статической механической характеристики механизма контактора.

Рис. 735. Сравнение тяговой характеристики электромагнита и статической механической характеристики механизма контактора:

1 — тяговая характеристика электромагнита; 2 — статическая механическая характеристика механизма контактора.

Модель электромеханической системы контактора.

Рис. 736. Модель электромеханической системы контактора.

Блок электрической подсистемы, эквивалентная схема которого приведена на рис. 7.37, включает: источник питания электромагнита — постоянное напряжение U = 220 В, управляемый выключатель В, активное сопротивление провода катушки 7? и управляемый источник индуцируемой в катушке ЭДС e (t). В схему включен амперметр для контроля тока в цепи.

Эквивалентная схема электрической подсистемы контактора.

Рис. 7.37. Эквивалентная схема электрической подсистемы контактора.

Входными параметрами схемы являются задаваемая временная функция работы выключателя источника питания электромагнита U (t) и индуцируемая в катушке ЭДС e (t)} которая рассчитывается в магнитной подсистеме. Мгновенное значение тока передается в магнитную подсистему, где формируется МДС iN электромагнита. В магнитную подсистему передается значение перемещения якоря хя из механической подсистемы, а полученное в магнитной подсистеме значение электромагнитной силы передается в механическую подсистему.

Результаты моделирования динамики работы контактора постоянного тока представлены на рис. 7.38. Импульс напряжения питания подается с задержкой 0,1 с. В период задержки якорь силой предварительно поджатой возвратной пружины перемещается из начального положения к правому упору я = 2,5 мм) и после небольшого отскока из-за упругого удара останавливается на упоре (сплошная линия на графике перемещений). Подвижный контакт перемещается из начального положения влево силой пружины поджатая контакта до опоры контакта и вместе с якорем и штоком перемещается вправо до упора якоря (пунктирная линия на графике перемещений хк = -1,0 + 2,5 = 1,5 мм).

При включении напряжения в момент t = 0,1с начинает протекать ток в катушке электромагнита и возникает электромагнитная сила, которая переводит якорь на левый упор я =-2,5 мм). В момент касания якорем упора из-за упругого удара происходит небольшой отскок. Контакт перемещается до касания с неподвижным контактом (хк =-1,5 мм). Скорость перемещения якоря зависит от электромагнитной силы, которая, в свою очередь, зависит от рабочего магнитного потока Рш = /(Ф). Поток является функцией тока и зазора якоря Ф = /(/, 8), а ток зависит от индуцируемой ЭДС e{t) = -dxV/dt. Воздействие указанных факторов приводит к тому, что нарушается плавная зависимость тока, в которой появляются промежуточные экстремумы из-за движения якоря. Электромагнитная сила также имеет различную скорость нарастания при движении якоря и при его остановке (см. рис. 7.38).

Временные зависимости напряжения на катушке электромагнита U, перемещений якоря и контакта х, х, электромагнитной силы Р и тока в катушке электромагнита i.

Рис. 7.38. Временные зависимости напряжения на катушке электромагнита U, перемещений якоря и контакта хя, хк, электромагнитной силы Рэм и тока в катушке электромагнита i.

В момент времени? = 0,3 с происходит отключение источника питания, точнее включение последовательно в электрическую цепь большого внутреннего сопротивления ключа (1,0 МОм). Под действием силы возвратной пружины Рвоз0, воз-|А, воз2>5-10‘3 = 4,0 + 1,0Ю3 • 2,5−10-3 =6,5 Н якорь перемещается к правому упору и останавливается с отскоком из-за упругого удара.

Движение подвижного контакта начинается, когда якорь имеет координату остановки этого контакта, т. е. хк =-1,5 мм, и заканчивается вместе с движением якоря на координате хк =1,5 мм.

Электромагнит в электромеханической системе контактора обладает релейной характеристикой — имеются два устойчивых положения якоря, переход между которыми происходит скачкообразно при изменении тока в электромагните. Анализ такой характеристики производится при медленном изменении тока, чтобы уменьшить влияние индуцируемой ЭДС в катушке. Для этого подключим электромагнит к источнику с трапецеидальной формой напряжения. На рис. 7.39 приведены временные зависимости напряжения, тока, перемещения якоря и электромагнитной силы. Перемещение якоря от одного упора к другому сопровождается бросками тока из-за резкого изменения потокосцепления и соответственно индуцируемой ЭДС в катушке электромагнита. Для контактора постоянного тока релейная характеристика — это зависимость положения якоря от тока или напряжения питания электромагнита. В рассматриваемом примере она имеет вид, показанный на рис. 7.40.

При увеличении тока от нуля, в момент, когда / = 0,044 А, происходит срабатывание контактора и якорь перемещается от правого упора 5Я = 6 мм к левому 8Я = 1 мм. Этот ток называется током срабатывания /ср. При уменьшении тока от максимального значения, в момент, когда i = 0,023 А, происходит возврат якоря в положение 8Я = 6 мм под действием силы возвратной пружины. Этот ток называется током возврата iB. Для надежной работы контактора после срабатывания необходимо поддерживать значение тока, обеспечивающего удержание якоря при возможных внешних воздействиях на контактор и допустимых колебаниях напряжения сети. Этот ток называется током удержания: iB < iy < icp.

Коэффициент возврата — это отношение тока возврата к току срабатывания: kB =iB/icр. Для нейтральных (не поляризованных) электромагнитов значение коэффициента возврата всегда меньше единицы и находится в диапазоне от 0,1 до 0,9. В нашем случае kB =0,023/0,044 = 0,523. Коэффициент возврата имеет наибольшее значение при максимальном приближении противодействующей характеристики к тяговой характеристике электромагнита. Уменьшение хода электромагнита также повышает коэффициент возврата.

Наибольшие погрешности при моделировании процессов в электромеханических системах с электромагнитами вносит модель магнитной цепи. Для снижения возникающих погрешностей магнитную цепь исключают из модели и определяют связи между электрической и механической подсистемами на основе численного анализа электромагнитного ноля [5]. В электромагнитах постоянного тока влиянием индуцированных токов и проявлениями магнитного гистерезиса в деталях конструкции электромагнита, которые имеют место в переходных режимах, пренебрегают.

Порядок расчетов следующий. Сначала определяют функции потокосцепления XF, силы Р или момента М, действующего на якорь, от тока i

и перемещения якоря: линейного х или углового ср. Для этого применяют компьютерные программы расчета электромагнитного поля. При принятых допущениях задача сводится к анализу стационарного магнитного поля. Функции двух переменных, например Чу(/,(р), М (г, ф), представляют или в табличном виде, или в виде аппроксимирующих функций. В последнем случае используют методы теории планирования инженерного эксперимента [1].

Временные зависимости параметров работы контактора с трапецеидальной формой напряжения источника питания.

Рис. 7.39. Временные зависимости параметров работы контактора с трапецеидальной формой напряжения источника питания:

U — напряжение питания электромагнита; i — ток в электромагните; х — перемещение якоря; Р — электромагнитная сила.

Релейная характеристика контактора.

Рис. 7.40. Релейная характеристика контактора.

Расчет зависимостей момента от угла поворота якоря при фиксированных значениях тока в катушке электромагнита удобно выполнить энергетическим методом в стационарном приближении с медленным линейным нарастанием тока до заданного значения. Силовые взаимодействия определяются по изменению магнитной энергии, соответствующей работе при малых перемещениях деталей системы. Перемещения якоря осуществляются при поддержании тока неизменным (г = const), тогда момент вычисляется по формуле.

Электромагниты постоянного тока.

где Ч/1(/') — зависимость потокосцепления от тока при начальном положении якоря; W2(i) зависимость потокосцепления от тока после малого перемещения якоря.

Точный расчет потокосцеплений катушек затрудняет существенное различие магнитных потоков в витках из-за неоднородного поля вектора магнитной индукции и пространственной конфигурации катушки. Для расчета потокосцепления в катушке с общим числом витков выделяется п групп витков, в которых число витков равно Nif i = 1,2,Группы витков выбираются из условия их приближенной замены одним контуром (рис. 7.41). Магнитный поток через ограниченную контуром /, поверхность 5, определяется через циркуляцию векторного магнитного потенциала по этому контуру.

Электромагниты постоянного тока.

Рис. 7.41. К расчету потокосцепления катушки:

Рис. 7.41. К расчету потокосцепления катушки:

а — трехмерная катушка; 6 — замена катушки набором контуров Рассчитав с помощью программы анализа электромагнитных полей пространственное распределение векторного потенциала А, — по выделенным в катушке замкнутым контурам, получаем суммарное потокосцепление в виде.

Электромагниты постоянного тока.

где Nj — число витков в i-м контуре; iV? — суммарное число витков в катушке.

В формулах для расчетов значений параметров модели электротехнических устройств при их подключении к источнику напряжения следует выделять в качестве искомой неизвестной суммарное число витков в катушке Ns. Это требуется потому, что последовательность расчетов предполагает сначала задание в катушке допустимой по тепловому режиму МДС и определение конструктивных параметров устройства, а затем подбор числа витков по заданному напряжению источника питания, обеспечивающих получение заданной МДС.

Возникающая в катушке ЭДС при изменении потокосцепления, вызванном вариацией собственного тока в рассматриваемой катушке или внешних источников магнитного поля, определяется численным дифференцированием потокосцепления при выполнении пошагового расчета во времени:

Электромагниты постоянного тока.

Предварительный расчет функций потокосцепления и электромагнитной силы с помощью программы анализа электромагнитного ноля позволяет построить модель в программной среде Mat-lab Simulink без магнитной цепи (рис. 7.42). Для расчета индуцируемой в катушке ЭДС e (t) в блок этой функции передаются текущие значения тока i из электрической подсистемы и перемещения якоря х или (р из механической подсистемы. Для этих же параметров выполняется расчет текущего значения электромагнитной силы.

Модель электромеханической системы с электромагнитным приводом при применении численного анализа электромагнитного поля.

Рис. 7.42. Модель электромеханической системы с электромагнитным приводом при применении численного анализа электромагнитного поля.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой