Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Томский политехнический университет
Содержание
Введение
1 Содержание расчёта .
2 Данные для расчёта
3 Расчёт катушки на заданную МДС
4 Расчёт магнитной цепи методом коэффициентов рассеяния
4.1 Определение проводимости зазора
4.2 Расчёт магнитной проводимости нерабочего зазора
4.3 Расчёт магнитной суммарной проводимости
4.4 Расчёт удельной магнитной проводимости и коэффициентов рассеяния
4.5 Построение магнитных характеристик
5 Определение времени срабатывания
5.1 Определение времени трогания
5.2 Определение времени движения
Заключение
Литература
Электромагнитным механизмом называют электромагнитные системы, в которых при изменении магнитного потока происходит перемещение подвижной части системы. Электромагнитные механизмы по спо-собу перемещения якоря подразделяют на электромагниты клапанного и соленоидного типа, а также и с поперечно-двигающимся (вращающимся) якорем.
В данном курсовом проекте требуется произвести расчёт электромаг-нитного механизма клапанного типа, который находит широкое применение в электромагнитных реле постоянного и переменного тока.
Целью проекта является определение параметров катушки электромагнита при питании её постоянным током, тяговых и магнитных характеристик, времени срабатывания электромагнитного механизма.
1 Содержание расчёта
1 Расчёт катушки на заданную МДС.
2 Расчёт магнитной цепи методом коэффициентов рассеяния.
Определение проводимости зазора.
Определение коэффициентов рассеяния.
Расчет цепи ( обратная задача ).
3 Определение времени срабатывания.
4 Построение характеристик ( тяговая и магнитная характеристики ).
Схема электромагнитного механизма представлена на рисунке 1. Дан-ные для расчёта приведены в таблице 1.
Рисунок 1 - Схема электромагнитного механизма
Таблица 1 - Исходные данные
a
l
c
m
?H
?вн
?T
д1нач
д1кон
д2
Iщ
U
мм
А
В
32
130
70
4
1.2
2
7
0.3
0.4
900
110
Геометрические размеры обмотки и создаваемая ею намагничивающая сила связаны соотношением [1, с.9]:
, ( 1 )
где Q0 = l0·h0 - величина обмоточного окна, мм2;
f0 - коэффициент заполнения обмотки по меди;
j - плотность тока в обмотке, А/мм2.
При заданной намагничивающей силе можно определить величину обмоточ-
ного окна:
. ( 2 )
В процессе эксплуатации обмотки возможно повышение уровня питающего напряжения, приводящее к увеличению тока и созданию более тяжёлого теплового режима обмотки. Следовательно, расчётное значение обмоточного окна необходимо увеличить путём ввода коэффициента запаса kз = 1.1…1.2 [1, с.10], тогда:
. ( 3 )
Примем kз = 1.2. Плотность тока в обмотке электромагнита, предназначенного для продолжительного режима работы, находится в диапазоне 2…4 [1, с.10]. Примем j = 4. Значение коэффициента заполнения f0 для рядовой укладки провода должно находится в пределах 0.5…0.6 [1, с.10]. Примем f0 = 0.5.
Подставляя в выражение ( 3 ) исходные данные и принятые численные значения коэффициентов, определим требуемую величину обмоточного окна:
.
Геометрические размеры обмотки определяются на основе ряда рекомендаций. По конструктивным соображениям для наиболее эффективного использования стали сердечника, примем соотношение:
Определим длину и высоту окна обмотки:
мм; ( 4 )
мм. ( 5 )
Расчетное сечение требуемого обмоточного провода определяется по формуле [1, с.10]:
, ( 6 )
где lср - средняя длина витка;
Iw - намагничивающая сила катушки;
U - питающее напряжение катушки;
с - удельное сопротивление провода.
Удельное сопротивление провода определится как:
, ( 7 )
где с0 - удельное сопротивление при t = 0 єС, с0 = 1.62·10-5 Ом·мм;
б - температурный коэффициент сопротивления меди, б = 4,3·10-3 єC-1;
t - допустимая температура нагрева провода, t = 75 єС.
Ом·мм.
Определим среднюю длину витка провода в обмотке [1, с.11]:
, ( 8 )
мм.
Найденные величины подставляем в формулу ( 6 ):
мм2.
Определим расчётный диаметр требуемого провода [1, с.11]:
мм, ( 9 )
Далее по таблице [1, с.18], используя значение расчётного диаметра провода, подбираем стандартный провод марки ПЭВ-1 со следующими параметрами:
мм; мм; .
Определим сечение принятого провода без учёта изоляции [1, с.11]:
мм2. ( 10 )
Определим сечение принятого провода с учётом изоляции [1, с.11]:
мм2. ( 11 )
Расчётное число витков обмотки при данном обмоточном окне и принятом проводе равно [1, с.12]:
. ( 12 )
Округляя полученное число витков до сотен в большую сторону, принимаем:
По найденному числу витков определим сопротивление обмотки [1, с.12]:
Ом. ( 13 )
Найдём значение расчётного тока катушки [1, с.12]:
А. ( 14 )
Для проверки правильности выполненного расчёта найдём намагничивающую силу разрабатываемой катушки и плотность тока, а так же нужно оценить тепловой режим [1, с.12]:
А >А;
А/мм2 <А/мм2.
Тепловой режим катушки электромагнита характеризуется превышением температуры обмотки над температурой среды. Это превышение определяется по формуле [1, с.12]:
, ( 15 )
где kто - обобщённый коэффициент теплоотдачи;
Sохл - поверхность охлаждения катушки.
Величину коэффициента теплоотдачи можно определить по формуле [1, с.13]:
, ( 16 )
где kто0 - коэффициент теплоотдачи при 0 єС, kто0 = 1.4·10-5 Вт/(мм2·єС);
в - коэффициент, учитывающий увеличение теплоотдачи при нагреве катушки, в = 5·10-8 Вт/(мм2·єС);
tрасч - разность температуры окружающей среды и температуры нагрева обмотки, tрасч = 75єС.
Вт/(мм2·єС).
Определим поверхность охлаждения катушки. Предположим, что материал каркаса имеет значительное тепловое сопротивление, существенно снижающее рассеяние тепла с торцевых и внутренней поверхностей катушки, тогда [1, с.13]:
Страницы: 1, 2, 3, 4
