Расчет электромагнита постоянного тока
Рассчитываем магнитные проводимости рабочих и нерабочих воздушных зазоров для трех значений рабочего зазора (без учета потоков выпучивания). Построим схемы замещения магнитной цепи без учета магнитного сопротивления стали (рис. 3) и с учетом магнитного сопротивления стали (рис. 4). Из данного выражения определяем необходимую намагничивающую силу катушки переменного тока для создания заданного… Читать ещё >
Расчет электромагнита постоянного тока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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 | ||
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 | ||
уn | 1.038 | 1.207 | 1.376 | |
4) Определяем суммарную проводимость всех воздушных зазоров для трех значений воздушных зазоров:
GУ=GB+Gуn
Результаты сводим в таблицу и строим график GУ=f (д).
д?10-3, м | 0.5 | 2.75 | ||
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 | ||
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=2.8см, l=6.5см, 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 катушки (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 величины 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 | ||
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 | ||
L, Гн | 47,52 | 9,53 | 5,65 | |
X, Гн | ||||
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.