Расчет электромеханических устройств

Расчет электромеханических устройств

Электромагнитного типа

по курсу

“Электромеханические системы”

 

Студент: Талов Д. С.

Группа: ТФ-6-08

Вариант: 90

Преподаватель: Попова Е. П.

 

Москва 2012

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время бурное развитие науки и техники не может обходиться без применения в различных отраслях промышленности электрических аппаратов – электротехнических устройств, предназначенных для управления потоками энергии (электрической, гидравлической, механической, тепловой и т. д.) служащих для:

- коммутации (включения, отключения и переключения) электрических цепей объектов, участвующих в получении, преобразовании, передаче, накоплении, хранении, распределении и потреблении электроэнергии;

- контроля и измерения параметров указанных объектов;

- управления технологическими процессами;

-регулирования (поддержания на неизменном уровне или измене­ние по определенному закону) параметров и процессов перечисленных устройств;

- защиты их от несанкционированных режимов работы;

- преобразования неэлектрических величин в электрические;

Успехи современного общества во многом определяются степенью автоматизации производственных процессов, которые невозможны без использования электрических аппаратов.

1-магнитопровод,

2-якорь,

3-обмотка управления,

4-стоп.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Номер варианта:

c = 2; z =1; x = 2; n _гр = 6; n _cт = 13

N=

Начальное электромагнитное усилие:

P_эн=

Жесткость возвратной пружины:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке. О3=6=> C=1,5 Н/мм

О3
С, Н/мм							1,5	2,5	3,5	4,5	5,5	6,5

Напряжение питания обмотки управления:

N/10=90/10=9 целых и 0 в остатке О4=0=> U_у= 4,5 В (± 20%)

O4
Uy, В	4,5	6,3

Начальный рабочий зазор:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке О5=6 => δ _н =64 мм =0,064 м

δн, мм

Конечный зазор:

δ_к =0,1∙δ_н* =0,1∙16= 1,6 мм =0,0016 м

Температура окружающей среды:

t_окр=35 ^оС

Максимальное превышение температуры провода обмотки управления: τ_доп=50 ^оС

Угол 2α=60°

Расчёт

1. Определение конструктивного показателя П_к

Для втяжных электромагнитов с коническими полюсами угол конусности вершины которых меньше 180^о используются приведенные значения:

Тогда конструктивный показатель будет равен:

 

2. Определение индукции в начальном рабочем зазоре B_н

Поскольку П_к > 400 Н^0,5/м, то можно воспользоваться следующим соотношением:

Необходимо выбрать материал магнитопровода с индукцией в 1,5…5 раза больше найденной индукции B_н.

Выбираем сталь марки пермендюр с индукцией насыщения B_S=2,45 Тл. Почему выбран такой материал, будет объяснено далее.

 

 

Определение площади поперечного сечения магнитопровода и якоря

 

Расчет размеров магнитопровода и диаметра якоря

Рисунок 3 Схема магнитопровода и каркаса обмотки

Зададимся соотношением высоты сечения магнитопровода a к его ширине b:

Определим высоту сечения магнитопровода:

Определим ширину сечения магнитопровода:

Уточним площадь поперечного сечения магнитопровода:

Найдем диаметр якоря:

 

Расчет МДС, необходимой для проведения основного магнитного потока через воздушный промежуток

где – коэффициент учитывающий наличие паразитных немагнитных зазоров на пути основного, рабочего магнитного потока в начальном положении системы, а также влияние потоков рассеянья и возможное увеличение индукции в отдельных участках магнитной цепи.

Расчет МДС срабатывания устройства

Запишем энергетическое соотношение:

Выразим МДС срабатывания:

Магнитная проводимость для конусных поверхностей рассчитывается следующим образом [4]:

Гн

Найдем производную при :

Найдем МДС срабатывания:

 

7. Расчет рабочей МДС

Расчет производится по двум соотношениям:

и

где - коэффициент запаса.

Для дальнейших расчетов принимаем большее значение .

 

Расчет удельного электрического сопротивления провода обмотки при допустимом превышении температуры

где - удельное сопротивление провода обмотки при , - температурный коэффициент.

 

Определение размеров катушки

Принимаем толщину каркаса обмотки управления:

Зазор между каркасом и магнитопроводом:

Найдем ширину каркаса:

Найдем высоту каркаса:

Найдем эквивалентный внутренний диаметр обмотки:

 

Расчет числа витков обмотки

 

На этом закончим расчет электромагнита.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе типового расчета я ознакомился с одной из методик расчета электромагнитного устройства. В результате были получены основные параметры электромагнита, начиная от геометрических размеров и заканчивая параметрами обмотки управления. Был проведен тепловой расчет обмотки управления и расчет электромагнитного устройства при пониженном напряжении. Была проверена работа устройства на основании сопоставления тяговых и противодействующей характеристик.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коробков Ю.С. Расчет электромеханических систем электромагнитного типа: Методическое пособие по курсу “Электромеханические системы” для студентов, обучающихся по направлению “Теплоэнергетика”. М.: Издательство МЭИ, 2007.

2. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов. М.: Энергия, 1971.

3. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. М.: Энергия, 1972.

4. Чунихин, А. А. Электрические аппараты: Общий курс: Учебник для электротехнических и электроэнергетических вузов.М.: Энергоатомиздат, 1988.

Расчет электромеханических устройств

Электромагнитного типа

по курсу

“Электромеханические системы”

 

Студент: Талов Д. С.

Группа: ТФ-6-08

Вариант: 90

Преподаватель: Попова Е. П.

 

Москва 2012

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время бурное развитие науки и техники не может обходиться без применения в различных отраслях промышленности электрических аппаратов – электротехнических устройств, предназначенных для управления потоками энергии (электрической, гидравлической, механической, тепловой и т. д.) служащих для:

- коммутации (включения, отключения и переключения) электрических цепей объектов, участвующих в получении, преобразовании, передаче, накоплении, хранении, распределении и потреблении электроэнергии;

- контроля и измерения параметров указанных объектов;

- управления технологическими процессами;

-регулирования (поддержания на неизменном уровне или измене­ние по определенному закону) параметров и процессов перечисленных устройств;

- защиты их от несанкционированных режимов работы;

- преобразования неэлектрических величин в электрические;

Успехи современного общества во многом определяются степенью автоматизации производственных процессов, которые невозможны без использования электрических аппаратов.

1-магнитопровод,

2-якорь,

3-обмотка управления,

4-стоп.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Номер варианта:

c = 2; z =1; x = 2; n _гр = 6; n _cт = 13

N=

Начальное электромагнитное усилие:

P_эн=

Жесткость возвратной пружины:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке. О3=6=> C=1,5 Н/мм

О3
С, Н/мм							1,5	2,5	3,5	4,5	5,5	6,5

Напряжение питания обмотки управления:

N/10=90/10=9 целых и 0 в остатке О4=0=> U_у= 4,5 В (± 20%)

O4
Uy, В	4,5	6,3

Начальный рабочий зазор:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке О5=6 => δ _н =64 мм =0,064 м

δн, мм

Конечный зазор:

δ_к =0,1∙δ_н* =0,1∙16= 1,6 мм =0,0016 м

Температура окружающей среды:

t_окр=35 ^оС

Максимальное превышение температуры провода обмотки управления: τ_доп=50 ^оС

Угол 2α=60°

Расчёт

1. Определение конструктивного показателя П_к

Для втяжных электромагнитов с коническими полюсами угол конусности вершины которых меньше 180^о используются приведенные значения:

Тогда конструктивный показатель будет равен:

 

2. Определение индукции в начальном рабочем зазоре B_н

Поскольку П_к > 400 Н^0,5/м, то можно воспользоваться следующим соотношением:

Необходимо выбрать материал магнитопровода с индукцией в 1,5…5 раза больше найденной индукции B_н.

Выбираем сталь марки пермендюр с индукцией насыщения B_S=2,45 Тл. Почему выбран такой материал, будет объяснено далее.