Расчет электромагнита постоянного тока/переменного тока.

Оглавление
Введение
1 Расчет магнитных проводимостей воздушных зазоров МС
1.1 При начальном положении якоря методом простых фигур
1.2 При начальном положении якоря методом расчетных полюсов
1.3. Промежуточное положение якоря
1.4 Конечное (0,1 мм) положение якоря
2 Выбор материала магнитопровода
3 Схема замещения магнитной цепи
4 Определить расчетные коэффициенты выпучивания, рассеяния и производные проводимости рабочих зазоров.
5 Расчет магнитной цепи магнитной системы при начальном положении якоря
5.1 Метод участков
5.2 Метод частичных коэффициентов
6 Рассчитать магнитную цепь на ЦВМ с использованием студенческого математического обеспечения (для трех положений).
7 Рассчитать тяговую характеристику электромагнита с использованием энергетической формулы и формулы Максвелла
8 Рассчитать обмоточные данные катушки
Заключение
Список использованных источников

Для потока в основании имеем Вб,тогда Таблица 2 – Расчет магнитной цепи методом участков (начальное значение ) А Вб Тл Тл А/м А/м18839,480E-043,04,04,5E+044,5E+0463014232,252E-059,705E-04214239,705E-043,14,04,5E+044,5E+0463019633,107E-051,002E-03319631,002E-033,24,24,5E+044,5E+0463025033,961E-051,041E-03425031,041E-033,34,34,5E+044,5E+0463030434,816E-051,089E-03530431,089E-033,54,54,5E+044,5E+0463035835,671E-051,146E-03635831,146E-033,64,84,5E+044,5E+0463041236,525E-051,211E-03741231,211E-033,95,04,5E+044,5E+0463046637,380E-051,285E-03846631,285E-034,15,44,5E+044,5E+0463052038,235E-051,367E-03952031,367E-034,45,74,5E+044,5E+0463057439,089E-051,458E-031057431,458E-034,66,14,5E+044,5E+0463062839,944E-051,558E-03Таблица 3 – Расчет магнитной цепи методом участков (начальное значение ) А Вб Тл Тл А/м А/м18501,200E-040,40,51,2E+021,3E+021,68761,681,206E-051,321E-042761,681,321E-040,40,61,2E+021,4E+021,75673,431,066E-051,427E-043673,431,427E-040,50,61,3E+021,4E+021,82585,259,263E-061,520E-044585,251,520E-040,50,61,3E+021,4E+021,82497,077,867E-061,598E-045497,071,598E-040,50,71,3E+021,5E+021,89408,966,473E-061,663E-046408,961,663E-040,50,71,3E+021,5E+021,89320,855,078E-061,714E-047320,851,714E-040,50,71,3E+021,5E+021,89232,743,684E-061,751E-048232,741,751E-040,60,71,4E+021,5E+021,96144,72,290E-061,774E-049144,71,774E-040,60,71,4E+021,5E+021,9656,668,968E-071,783E-041056,661,783E-040,60,71,4E+021,5E+021,96-31,38-4,967E-071,778E-04При Тл, А/м; А5. Вычисляем полное падение магнитного потенциала по всему контуру и проверяем сходимость А.Следовательнопоэтому второе приближение является искомым значением потока в рабочих зазорах Вб.При таком потоке имеет место падения магнитных потенциалов на рабочих зазорахА А АСоставим таблицу значений магнитных величин по длине сердечников и построим графики и .Таблица 4X, ммякорь7142128354249566370основание, мВб0,1200,1320,1430,1520,1600,1660,1710,1750,1770,1780,1780,178,А850761,68673,43585,25497,07408,96320,85232,74144,756,66-31,38-62,27Рисунок 10Рисунок 115.2 Метод частичных коэффициентовВ данном методе расчета магнитная система также должна быть приведена к П-образной расчетной форме и по длине сердечников разделена на частей (рисунок 9).1. Подготовительные вычисления и процедуры- принимаем число участков следующих значений их длины:см; см;см; см; см;- определяем координаты средины участков. При этом условно присваиваем координаты также якорю и основанию , см; см; см; см; см; см – рассчитываем величину мм;- рассчитываем частичные коэффициенты рассеяния Результаты расчета сведены в таблицу 5Таблица 5, м00.00050.00150.00250.0040.0061.001.011.021.041.061.082. Расчет магнитной системы для заданной величины потока в зазоре Вб. Все вычисления приведены в таблице 6.Таблица 6ВеличинаЯкорь1 уч.2 уч.3 уч.4 уч.5 уч.Основа-ние1.20E-041.21E-041.24E-041.28E-041.36E-041.46E-041.46E-040.500.500.520.530.560.610.610.380.390.410.430.47125.00125.00125.00125.00135.00135.00135.00115.00115.00115.00115.00125.006.001.251.251.252.702.706.4821.631.151.151.152.302.508.25845.07845.07874.95Относительная ошибка вычисления соответствует требованиям точности в инженерных расчетах..6 Рассчет магнитной цепи на ЦВМ с использованием студенческого математического обеспечения (для трех положений).Ниже приводятся результаты расчетов магнитной цепи с использованием ЭВМ1. Для исходного значения зазораТип задачи ОбратнаяРабочих зазоров: ДваТехнологических зазоров: ОдинЧисло участков 10Погрешность решения 3 %{процент}Длина основания 48 мм {миллиметры}Площадь сечения основания 576 кв.мм {кв.миллиметры}Длина якоря 48 мм {миллиметры}Площадь сечения якоря 314.2 кв.мм {кв.миллиметры}Длина сердечника 70 мм {миллиметры}Площадь сечения серд.1 314 кв.мм {кв.миллиметры}Площадь сечения серд.2 240 кв.мм {кв.миллиметры}Проводимость раб. зазора 1 1.6964E-7 Гн {Генри}Проводимость раб. зазора 2 1.00196E-6 Гн {Генри}Проводимость техн. зазора 1 90000 Гн {Генри}Удельная проводимость 2.261E-6 Гн/м {Генри/метр}МДС 900 А{Ампер}1 1.224E-004 8.492E+0022 1.352E-004 7.609E+0023 1.465E-004 6.726E+0024 1.564E-004 5.844E+0025 1.650E-004 4.963E+0026 1.722E-004 4.082E+0027 1.779E-004 3.202E+0028 1.823E-004 2.321E+0029 1.853E-004 1.442E+00210 1.868E-004 5.620E+00111 1.870E-004 -3.176E+001Поток в рабочих зазорах 1.224E-004 Вб{Вебер}Среднее значение потока 1.547E-005 Вб{Вебер}Падение магн. напряжения в рабочих зазорах 8.437E+002 А{Ампер}первый зазор 7.216E+002 А{Ампер}второй зазор 1.222E+002 А{Ампер}2. Для промежуточного положенияТип задачи ОбратнаяРабочих зазоров: ДваТехнологических зазоров: ОдинЧисло участков 10Погрешность решения 3 %{процент}Длина основания 48 мм {миллиметры}Площадь сечения основания 576 кв.мм {кв.миллиметры}Длина якоря 48 мм {миллиметры}Площадь сечения якоря 314.2 кв.мм {кв.миллиметры}Длина сердечника 70 мм {миллиметры}Площадь сечения серд.1 314 кв.мм {кв.миллиметры}Площадь сечения серд.2 240 кв.мм {кв.миллиметры}Проводимость раб. зазора 1 2.6358E-7 Гн {Генри}Проводимость раб. зазора 2 1.6909E-6 Гн {Генри}Проводимость техн. зазора 1 90000 Гн {Генри}Удельная проводимость 2.261E-6 Гн/м {Генри/метр}МДС 900 А{Ампер}1 1.924E-004 8.503E+0022 2.052E-004 7.624E+0023 2.165E-004 6.746E+0024 2.265E-004 5.869E+0025 2.351E-004 4.993E+0026 2.423E-004 4.118E+0027 2.482E-004 3.244E+0028 2.526E-004 2.371E+0029 2.557E-004 1.499E+00210 2.573E-004 6.277E+00111 2.576E-004 -2.435E+001Поток в рабочих зазорах 1.924E-004 Вб{Вебер}Среднее значение потока 2.250E-005 Вб{Вебер}Падение магн. напряжения в рабочих зазорах 8.438E+002 А{Ампер}первый зазор 7.300E+002 А{Ампер}второй зазор 1.138E+002 А{Ампер}Для конечного положенияТип задачи ОбратнаяРабочих зазоров: ДваТехнологических зазоров: ОдинЧисло участков 10Погрешность решения 3 %{процент}Длина основания 48 мм {миллиметры}Площадь сечения основания 576 кв.мм {кв.миллиметры}Длина якоря 48 мм {миллиметры}Площадь сечения якоря 314.2 кв.мм {кв.миллиметры}Длина сердечника 70 мм {миллиметры}Площадь сечения серд.1 314 кв.мм {кв.миллиметры}Площадь сечения серд.2 240 кв.мм {кв.миллиметры}Проводимость раб. зазора 1 4.0095E-6 Гн {Генри}Проводимость раб. зазора 2 2.7796E-5 Гн {Генри}Проводимость техн. зазора 1 90000 Гн {Генри}Удельная проводимость 2.261E-6 Гн/м {Генри/метр}МДС 900 А{Ампер}1 4.373E-004 1.530E+0022 4.396E-004 1.294E+0023 4.414E-004 1.084E+0024 4.430E-004 8.978E+0015 4.443E-004 7.317E+0016 4.453E-004 5.818E+0017 4.461E-004 4.452E+0018 4.468E-004 3.188E+0019 4.472E-004 2.001E+00110 4.474E-004 8.657E+00011 4.474E-004 -2.406E+000Поток в рабочих зазорах 4.373E-004 Вб{Вебер}Среднее значение потока 4.424E-005 Вб{Вебер}Падение магн. напряжения в рабочих зазорах 1.248E+002 А{Ампер}первый зазор 1.091E+002 А{Ампер}второй зазор 1.573E+001 А{Ампер}7 Рассчет тяговой характеристики электромагнита с использованием энергетической формулы и формулы Максвелла1. Расчет силы по энергетической формуле. сила, обусловленная магнитным полем рабочего зазора. Н. сила, обусловленная магнитным полем потоков рассеяния. Н.Полная сила содержит обе составляющие Н.2. Расчет силы по формуле МаксвеллаТакой расчет возможен только для составляющей силы от магнитного поля рабочего зазора Н.8 Рассчет обмоточных данных катушкиПри заданной величине длины сердечников магнитопровода фактически задается и высота катушки, которая должна быть на мм меньше для исключения удара якоря по катушке при срабатывании. мм.Толщина катушки мм.Средняя длина витка м.Расчетная поверхность охлаждения включает полную наружную поверхность катушки и приведенную с коэффициентом внутреннюю поверхность . м2.Для расчет обмоточных данных дополнительно используется величина рабочего напряжения В. Для сечения провода катушки получаемгде - удельное электрическое сопротивление меди для катушки в нагретом состоянии,температурный коэффициент медимм2. мм.Ближайшее значение дляс изоляцией мм.Уточняем коэффициент заполненияЧисло витков катушки.Определяем электрическое сопротивление по формуле, Ом.Определяем ток катушки по формуле, А.Соответствие тока требуемой намагничивающей силе, А.Точность соответствует инженерным расчетам.Тепловой расчет катушки будем производить при допущении С и С.1. Определяется Вт/м32. Рассчитываются постоянные и Вт/мСС;С.3. Радиус изотермы с максимальной температурой м.4. Максимальная температура в теле катушки:С.5. Рассчитывается зависимость для 0.010.0120.0140.0160.0180.020.0220.0240.02661.8562.9163.3363.2262.6361.6160.2058.4256.28ЗаключениеВ результате выполнения курсового проекта были выполнены следующие расчеты:1. Магнитной проводимости воздушных зазоров МС для начального, промежуточного и конечного (0,1 мм) положений якоря; для начального положения двумя методами (простых фигур и расчетных полюсов).2. Выбран материал магнитопровода.3. Составлены схемы замещения магнитной цепи (с учетом сопротивления стали и без учета).4. Определены расчетные коэффициенты выпучивания, рассеяния и производные проводимости рабочих зазоров.5. Рассчитана магнитная цепь магнитной системы. При начальном положении якоря двумя методами: методом частичных коэффициентов рассеяния и методом участков.6. Рассчитана магнитная цепь на ЦВМ с использованием студенческого математического обеспечения (для трех положений).7. Рассчитана тяговая характеристика электромагнита с использованием энергетической формулы и формулы Максвелла.8. Рассчитаны обмоточные данные катушки.Точность соответствует требованиям инженерных расчетов.Список использованных источников1.Теория электрических аппаратов / Г.Н. Александров, В.В. Борисов,В.JI.Иванов и др.; Под ред Г.Н. Александрова - СПб.: ИздательствоСПбГТУ, 20002.Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрическихаппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM - М.: Изд. центр«Академия», 20053.Задачник по электрическим аппаратам / Г.В.Буткевич, В.Г.Дегтярь,А.Г. Сливинская. - М.: Высш шк. 19874. Преображенский А. А., Бишард Е. Г.Магнитные материалы и элементы: Учебник для вузов — 3-еизд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1986.