Расчет тягового электромагнита постоянного тока. Расчет электромагнита постоянного тока 12в
Расчет тягового электромагнита постоянного тока
Задание
на курсовую работу по дисциплине
«Электрические аппараты»
студенту группы 9401 Садыкову Р.М.
«Расчет тягового электромагнита постоянного тока»
Исходные данные:
Тяговая электромагнитная сила
10 Н; Номинальное напряжение
220 В; Конструкция электромагнита клапанная;
Ход якоря
м;Температура окружающего воздуха
Охлаждение естественное;
Исполнение открытое;
Режим работы длительный;
Консультант
Доцент Хуснутдинов Р.А.
Министерство общего и специального образования РФ
Казанский Государственный Технический
Университет им. А.Н. Туполева
филиал «Восток»
Кафедра: ПЭД и ПрРЭА
Курсовая работа
по дисциплине:
«Электрические аппараты»
на тему:
«Расчет тягового электромагнита постоянного тока»
Выполнил: студент группы 9401 Садыков Р.М.
Проверил: Консультант Доцент Хуснутдинов Р.А.
Задание
на курсовую работу по дисциплине
«Электрические аппараты»
студенту группы 9401 Садыкову Р.М.
«Расчет тягового электромагнита постоянного тока»
1. Исходные данные.
Тяговая электромагнитная сила
10 Н; Номинальное напряжение
220 В; Конструкция электромагнита клапанная;
Ход якоря
м;Температура окружающего воздуха
Охлаждение естественное;
Исполнение открытое;
Режим работы длительный;
Консультант
Доцент Хуснутдинов Р.А.
Тяговая сила
, развиваемая электромагнитом, вычисляется по формуле полученной на основе баланса энергии (энергетическая формула). В условиях равномерного распределения индукции в рабочем воздушном зазоре эта формула преобразуется в формулу Максвелла: 
. - это индукция в воздушном зазоре, Тл. 
- площадь полюса, . - магнитная проницаемость воздуха. Задав
Тл, можно определить: 
= 
. Для электромагнита клапанного типа (ЭМК) площадь полюса:
. а диаметр стержня:
= . Магнитодвижущая сила обмотки (МДС):
.где k = - коэффициент падения МДС в стали.
м - ход якоря. 
= 
- напряженность магнитного поля в воздушном зазоре. Отсюда следует что:
А.Среднее значение магнитной индукции в стали магнитопровода:
= Тл.где
– коэффициент рассеивания магнитного потока. По основной кривой намагничивания для низкоуглеродистой стали, находим среднее значение магнитной напряженности
в стали магнитопровода. 
. Сторона квадрата окна под обмотку возбуждения ЭМК:
.где
.падение МДС (магнитного напряжения) в стали. Средняя длина витков обмотки ЭМК:
.Сечение провода (по меди):
где
удельное электрическое сопротивление меди при температуре нагрева 75єС.Диаметр провода (по меди):
. Округляем до стандартного значения из таблицы №2.
. По таблице №2 также находиться толщина изоляции на одну сторону:
. Коэффициент заполнения по меди:
где
коэффициент укладки. Число витков
находится по следующей формуле: 
. Сопротивление обмотки:
. Потребляемый ток:
. Мощность потерь:
. Плотность тока в проводе:
если неравенство не выполняется, следует увеличить
(или уменьшить ). 
. Это значение удовлетворяет неравенству.
Температура нагрева обмотки:
Поверхность охлаждения ЭМК:
.Коэффициент теплопередачи с поверхности обмотки зависит от превышения температуры
. Выберем 
, тогда получаем: 
Средняя температура нагрева обмотки:
єС. 3. Схема замещения магнитной цепи.
3.1 Схема замещения.
Отдельные элементы магнитной цепи (участки магнитопровода, воздушные зазоры и промежутки) изображаются на схеме замещения в виде магнитных сопротивлений, а намагничивающие обмотки с током - виде источников МДС. Магнитные сопротивления рассеяния и распределенную МДС в цепи заменяют несколькими сосредоточенными. Точность решения повышается с увеличением количества разбиений распределенных МДС, и магнитных сопротивлений рассеяния на соответствующие им элементарные сосредоточенные магнитные сопротивления и МДС. Если высоту сердечника обмотки разбить на три равные части, то схема замещения магнитной цепи будет иметь вид, показанной на рис 1.
На этой схеме: 
- магнитное сопротивление якоря. 
- магнитное сопротивление одного воздушного зазора. 
- магнитное сопротивление броневой части сердечника. 
- магнитное сопротивление центрального сердечника. 
- магнитное сопротивление основания. 
- МДС одной части разбиения. 
- магнитные потоки соответствующих участков. 
и 
- узлы магнитной цепи. Конечной целью расчета магнитной цепи является определение коэффициентов
и
, выбранных произвольно из заданного диапазона значений. 3.2 Магнитные сопротивления схемы замещения.
Магнитопровод конструируют так, чтобы среднее сечение различных участков примерно одинаковыми.
Вышеприведенный расчет был по существу первым расчетным приближением, для того чтобы определить магнитные сопротивления.
Для ЭМК (все размеры в м):
.Возьмем
. . Возьмем
. Средняя магнитная проницаемость
0,0018333
. . 
находим из равенства . . 
находим из равенства 
. . . 
. 
. Магнитное сопротивление основания:
Магнитные сопротивления участков:
Магнитные сопротивления рассеяния:
3.3 Расчет схемы замещения.
Схему замещения рассчитаем методом контурных потоков, используя аналогию электрической цепи магнитной:
магнитный поток в воздушном зазоре
Уравнения для трех контуров будут иметь вид:
(*) Решив систему уравнений, находим контурные потоки
. Используем уравнения связи, находим магнитные потоки участков:Магнитные сопротивления участков магнитопровода (стальных) находим по формуле:
Разделив потоки стальных участков на их сечения, находим магнитные индукции на стальных участках, а по ним, используя основную кривую намагничивания – напряженности, разделив магнитные индукции на соответствующие напряженности, находим магнитные проницаемости участков, а по ним - соответствующие магнитные сопротивления участков, сопротивления
и рассеяния остаются неизменными. Решая снова уравнения (*) осуществляем третье расчетное приближение.
3.4 Коэффициенты насыщения и рассеяния.
Коэффициент насыщения:
Коэффициент рассеяния:
Если выбранные значения
и
вначале расчета и рассчитанные в п. 3.4 отличаются более на 5 %, то следует выбрать новые значения: , и весь расчет повторить с самого начала.
Литература.
1,2. «Электротехнический справочник», т. 1,2. Под редакцией В.Г. Герасимова и др. М. Энергоиздат, 1986.
3. Таев И.С. «Электрические аппараты управления». М. высшая школа, 1985.
4. Буйлов А.Я. «Основы электроаппаратостроенияя». М. – Л, ГЭИ, 1946.
таблица №2
mirznanii.com
Расчет тягового электромагнита постоянного тока
Министерство общего и специального образования РФ
Казанский Государственный Технический
Университет им. А.Н. Туполева
филиал «Восток»
Кафедра: ПЭД и ПрРЭАКурсовая работа
по дисциплине:
«Электрические аппараты»
на тему:
«Расчет тягового электромагнита постоянного тока»Выполнил: студент группы 9401 Садыков Р.М.
Проверил: Консультант Доцент Хуснутдинов Р.А.Задание
на курсовую работу по дисциплине
«Электрические аппараты»
студенту группы 9401 Садыкову Р.М.
«Расчет тягового электромагнита постоянного тока»
1. Исходные данные.
1. Тяговая электромагнитная сила 10 Н;
2. Номинальное напряжение 220 В;
3. Конструкция электромагнита клапанная;
4. Ход якоря м;
5. Температура окружающего воздуха
6. Охлаждение естественное;
7. Исполнение открытое;
8. Режим работы длительный;Консультант
Доцент Хуснутдинов Р.А.
Тяговая сила , развиваемая электромагнитом, вычисляется по формуле полученной на основе баланса энергии (энергетическая формула). В условиях равномерного распределения индукции в рабочем воздушном зазоре эта формула преобразуется в формулу Максвелла:
.
- это индукция в воздушном зазоре, Тл.
- площадь полюса, .
- магнитная проницаемость воздуха.
Задав 1,1 Тл, можно определить:
= 0,000103802 .
Для электромагнита клапанного типа (ЭМК) площадь полюса:
.
а диаметр стержня:
= 0,011496276 .
Магнитодвижущая сила обмотки (МДС):
.
где k = 1,03 - коэффициент падения МДС в стали.
0,002 м - ход якоря.
= 875796,1783 - напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.
Отсюда следует что:
3608,280255 А.
Среднее значение магнитной индукции в стали магнитопровода:
= 1,1 Тл.
где 1 – коэффициент рассеивания магнитного потока.
По основной кривой намагничивания для низкоуглеродистой стали, находим среднее значение магнитной напряженности в стали магнитопровода.
600.
Сторона квадрата окна под обмотку возбуждения ЭМК:
0,039355365 .
где
3608,280255.
падение МДС (магнитного напряжения) в стали. Средняя длина витков обмотки ЭМК:
0,159755143.
Сечение провода (по меди):
0,000000047
где удельное электрическое сопротивление меди при температуре нагрева 75ºС.
Диаметр провода (по меди):
0,000245052 .
Округляем до стандартного значения из таблицы №2.
0,000275 .
По таблице №2 также находиться толщина изоляции на одну сторону:
0,000015 .
Коэффициент заполнения по меди:
0,523740764
где 0,82 коэффициент укладки.
Число витков находится по следующей формуле:
17199,63906.
Сопротивление обмотки:
1048,677022 .
Потребляемый ток:
0,209788138 .
Мощность потерь:
46,1533904.
Плотность тока в проводе:
если неравенство не выполняется, следует увеличить (или уменьшить ).
4,45E+06 .
Это значение удовлетворяет неравенству.
Температура нагрева обмотки:
Поверхность охлаждения ЭМК:
0,0128 .
Коэффициент теплопередачи с поверхности обмотки зависит от превышения температуры . Выберем 90, тогда получаем:
16,8
Средняя температура нагрева обмотки:
234,124 ºС.
3. Схема замещения магнитной цепи.
3.1 Схема замещения.
Отдельные элементы магнитной цепи (участки магнитопровода, воздушные зазоры и промежутки) изображаются на схеме замещения в виде магнитных сопротивлений, а намагничивающие обмотки с током - виде источников МДС. Магнитные сопротивления рассеяния и распределенную МДС в цепи заменяют несколькими сосредоточенными. Точность решения повышается с увеличением количества разбиений распределенных МДС, и магнитных сопротивлений рассеяния на соответствующие им элементарные сосредоточенные магнитные сопротивления и МДС. Если высоту сердечника обмотки разбить на три равные части, то схема замещения магнитной цепи будет иметь вид, показанной на рис 1.
На этой схеме:
- магнитное сопротивление якоря.
- магнитное сопротивление одного воздушного зазора.
- магнитное сопротивление броневой части сердечника.
- магнитное сопротивление центрального сердечника.
- магнитное сопротивление основания.
- МДС одной части разбиения.
- магнитные потоки соответствующих участков.
и - узлы магнитной цепи.
Конечной целью расчета магнитной цепи является определение коэффициентов и , выбранных произвольно из заданного диапазона значений. 3.2 Магнитные сопротивления схемы замещения.
Магнитопровод конструируют так, чтобы среднее сечение различных участков примерно одинаковыми.
Вышеприведенный расчет был по существу первым расчетным приближением, для того чтобы определить магнитные сопротивления.
Для ЭМК (все размеры в м):
.
Возьмем 0,00075 .
.
Возьмем 0,0015 .
Средняя магнитная проницаемость
0,0018333.
0,093207006 .
находим из равенства
0,093913313 .
0,043906011.
0,024827074
находим из равенства
0,000665425.
0,000665425.
0,046071435 .
0,000332712.
0,043906011.
Магнитное сопротивление основания:
242095,1225
Магнитные сопротивления участков:
68934,55657
76816,72218
0,165289256
234212,9569
Магнитные сопротивления рассеяния:
14261040,02
15076363,17
13529377,2
3.3 Расчет схемы замещения.
Схему замещения рассчитаем методом контурных потоков, используя аналогию электрической цепи магнитной:
магнитный поток в воздушном зазоре
Уравнения для трех контуров будут иметь вид:
(*)
Решив систему уравнений, находим контурные потоки . Используем уравнения связи, находим магнитные потоки участков:
Магнитные сопротивления участков магнитопровода (стальных) находим по формуле:
Разделив потоки стальных участков на их сечения, находим магнитные индукции на стальных участках, а по ним, используя основную кривую намагничивания – напряженности, разделив магнитные индукции на соответствующие напряженности, находим магнитные проницаемости участков, а по ним - соответствующие магнитные сопротивления участков, сопротивления и рассеяния остаются неизменными.
Решая снова уравнения (*) осуществляем третье расчетное приближение.
3.4 Коэффициенты насыщения и рассеяния.
Коэффициент насыщения:
Коэффициент рассеяния:
www.coolreferat.com
Расчет обмоток электромагнитов Расчет обмотки электромагнита постоянного тока
Для расчета обмотки напряжения электромагнита должны быть известны исходные величины: напряжение катушки 
и МДСF. Сечение обмоточного провода 
определяется исходя из величины необходимой МДС:
, (6.6)
откуда
, (6.7)
где 
удельное сопротивление;
- средняя длина витка;
сопротивление обмотки, равное
Мощность, выделяющаяся в обмотке в виде тепла, определяется зависимостью
Число витков обмотки при заданном сечении катушки 
определяется коэффициентом заполнения по меди
:
(6.8)
где 
сечение обмотки по меди;
площадь, занимаемая медью обмотки.
Откуда можно выразить число витков обмотки
Тогда мощность, выделяемая в обмотке в виде тепла, определится зависимостью:
(6.9)
Следовательно, мощность, потребляемая обмоткой, обратно пропорциональна коэффициенту заполнения 
и площади окна
При расчете токовой обмотки электромагнита исходными параметрами являются МДС и номинальный ток цепи 
. Число витков обмотки находится из формулы:
. (6.10)
Площадь окна, занимаемого рядовой обмоткой, определяется числом витков 
и диаметром провода 
Зная 
, находим среднюю длину витка, сопротивление обмотки и потери в ней.
Лекция № 7 Расчет обмотки электромагнитов переменного тока
Исходными данными для расчета обмотки напряжения электромагнита являются амплитуда МДС магнитного потока и напряжение сети.
Уравнение равновесия для напряжений обмотки имеет вид
, (7.1)
где 
и
- действующие значения напряжения и тока.
Так как ток и сопротивление могут быть рассчитаны только после определения числа витков, то (7.1) не позволяет определить все параметры обмотки. Поэтому задача решается методом последовательных приближений. Так как 
<<
, то в начале расчета принимается
. Тогда число витков обмотки определится:
. (7.2)
Так как при расчете числа витков 
из (7.2) пренебрегли активным падением напряжения, то действительное число витков должно быть несколько меньше. Обычно:
. (7.3)
Тогда величина тока обмотки определится
Задавшись плотностью тока, определяется сечение провода обмотки. Выбрав стандартный диаметр провода и способ его укладки, находится коэффициент заполнения 
и площадь окна обмотки
из уравнения:
. (7.4)
После этого определяется средняя длина витка и активное сопротивление обмотки
(7.5)
Если после подстановки полученных данных в (7.1) левая часть отличается от правой более чем на 10%, то необходимо варьировать число витков до получения удовлетворительного совпадения.
Расчет силы тяги электромагнитов
Сила тяги, развиваемая электромагнитом, рассчитывается с помощью формулы Максвелла. Если поле в рабочем зазоре равномерно и полюсы ненасыщенны, то для электромагнита с одним рабочим зазором формула Максвелла имеет вид
, (7.6)
где 
- индукция,
;
- магнитный поток в рабочем зазоре, 
;
площадь полюса, 
.
Если магнитная цепь имеет два рабочих зазора при том же значении 
, то сила тяги определяется зависимостью:
(7.7)
Сила тяги для электромагнита переменного тока равна:
(7.8)
где 
-амплитудное значение потока
studfiles.net
Видеоматериалы
Опыт пилотных регионов, где соцнормы на электроэнергию уже введены, показывает: граждане платить стали меньше
Подробнее...С начала года из ветхого и аварийного жилья в республике были переселены десятки семей
Подробнее...Более 10-ти миллионов рублей направлено на капитальный ремонт многоквартирных домов в Лескенском районе
Подробнее...Актуальные темы
ОТЧЕТ о деятельности министерства энергетики, ЖКХ и тарифной политики Кабардино-Балкарской Республики в сфере государственного регулирования и контроля цен и тарифов в 2012 году и об основных задачах на 2013 год
Подробнее...Предложения организаций, осуществляющих регулируемую деятельность о размере подлежащих государственному регулированию цен (тарифов) на 2013 год
Подробнее...
КОНТАКТЫ
360051, КБР, г. Нальчик
ул. Горького, 4
тел: 8 (8662) 40-93-82
факс: 8 (8662) 47-31-81
e-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
