Курсова робота
Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу
Введення
Електромагнітним механізмом називають електромагнітні системи, у яких при зміні магнітного потоку відбувається переміщення рухливої частини системи. Електромагнітні механізми по способі переміщення якоря підрозділяють на електромагніти клапанного й соленоїдного типу, а також і із що поперечно рухається (обертовим) якорем.
У даному курсовому проекті потрібно зробити розрахунок електромагнітного механізму клапанного типу, що знаходить широке застосування в електромагнітних реле постійного і змінного току.
Метою проекту є визначення параметрів котушки електромагніта при живленні її постійним струмом, тягових і магнітних характеристик, часу спрацьовування електромагнітного механізму.
Дані для розрахунку
Схема електромагнітного механізму представлена на малюнку 1. Дані для розрахунку наведені в таблиці 1.
Малюнок 1 - Схема електромагнітного механізму
Таблиця 1 - Вихідні дані
a
l
c
m
∆H
∆вн
∆T
δ1нач
δ1кін
δ2
Iω
U
мм
А
В
32
130
70
4
1.2
2
7
0.3
0.4
900
110
Розрахунок котушки на задану МДС
Геометричні розміри обмотки й створювана нею сила, що намагнічує, зв'язані співвідношенням [1, с.9]:
, ( 1)
де Q0 = l0·h0 – величина обмотувального вікна, мм2;
f0 – коефіцієнт заповнення обмотки по міді;
j – щільність струму в обмотці, А/мм2.
При заданій силі, що намагнічує, можна визначити величину обмотувального вікна:
. ( 2)
У процесі експлуатації обмотки можливе підвищення рівня живлячої напруги, що приводить до збільшення струму й створенню більше важкого теплового режиму обмотки. Отже, розрахункове значення обмотувального вікна необхідно збільшити шляхом уведення коефіцієнта запасу kз = 1.1...…12[1.2, с.10], тоді:
. ( 3)
Приймемо kз = 1.2. Щільність струму в обмотці електромагніта, призначеного для тривалого режиму роботи, перебуває в діапазоні 2...4…4 [1, с.10]. Приймемо j = 4. Значення коефіцієнта заповнення f0 для рядового укладання проведення повинне перебуває в межах 0.5...…06[1,с.10]. Приймемо f0 = 0.5.
Підставляючи у вираження ( 3) вихідні дані й прийняті чисельні значення коефіцієнтів, визначимо необхідну величину обмотувального вікна:
.
Геометричні розміри обмотки визначаються на основі ряду рекомендацій. По конструктивних міркуваннях для найбільш ефективного використання стали сердечника, приймемо співвідношення:
Визначимо довжину й висоту вікна обмотки:
мм; ( 4)
мм. ( 5)
Розрахунковий перетин необхідного обмотувального проведення визначається по формулі [1, с.10]:
, ( 6)
де lср – середня довжина витка;
Iw - сила, що намагнічує, котушки;
U - живляча напруга котушки;
? - питомий опір проведення.
Питомий опір проведення визначиться як:
, ( 7)
де ρ0 – питомий опір при t = 0 ºЗ, ρ0 = 1.62·10-5 Ом·мм;
α – температурний коефіцієнт опору міді, α = 4,3·10-3 ºC-1;
t - припустима температура нагрівання проведення, t = 75 ?С.
Ом·мм.
Визначимо середню довжину витка проведення в обмотці [1, с.11]:
, ( 8)
мм.
Знайдені величини підставляємо у формулу ( 6 ):
мм2.
Визначимо розрахунковий діаметр необхідного проведення [1, с.11]:
мм, ( 9)
Далі по таблиці [1, с.18], використовуючи значення розрахункового діаметра проведення, підбираємо стандартне проведення марки ПЕВ-1 з наступними параметрами:
мм; мм; .
Визначимо перетин прийнятого проведення без обліку ізоляції [1, с.11]:
мм2. ( 10)
Визначимо перетин прийнятого проведення з урахуванням ізоляції [1, с.11]:
мм2. ( 11)
Розрахункове число витків обмотки при даному обмотувальному вікні й прийнятому проведенні дорівнює [1, с.12]:
. ( 12)
Округляючи отримане число витків до сотень у більшу сторону, приймаємо: .
По знайденому числу витків визначимо опір обмотки [1, с.12]:
Ом. ( 13)
Знайдемо значення розрахункового струму котушки [1, с.12]:
А. ( 14)
Для перевірки правильності виконаного розрахунку знайдемо силу, що намагнічує, розроблювальної котушки й щільність струму, а так само потрібно оцінити тепловий режим [1, с.12]:
А > А;
А/мм2 < А/мм2.
Тепловий режим котушки електромагніта характеризується перевищенням температури обмотки над температурою середовища. Це перевищення визначається по формулі [1, с.12]:
, ( 15)
де kто – узагальнений коефіцієнт тепловіддачі;
Sохл – поверхня охолодження котушки.
Величину коефіцієнта тепловіддачі можна визначити по формулі [1, с.13]:
, ( 16)
де kто0 – коефіцієнт тепловіддачі при 0 ºЗ, kто0 = 1.4·10-5 Вт/(мм2·ºС);
β – коефіцієнт, що враховує збільшення тепловіддачі при нагріванні котушки, β = 5·10-8 Вт/(мм2·ºС);
tрозр. – різниця температури навколишнього середовища й температури нагрівання обмотки, tрозр. = 75ºС.
Вт/(мм2·ºС).
Визначимо поверхню охолодження котушки. Припустимо, що матеріал каркаса має значний тепловий опір, що істотно знижує розсіювання тепла з торцевих і внутрішніх поверхонь котушки, тоді [1, с.13]:
, ( 17)
Підставляючи знайдені величини у вираження ( 15) одержимо:
ºС.
Тому що сила, що намагнічує, що вийшла в результаті перевірки, більше заданої, щільність струму не перевищує максимального значення й допускається нагрів, що, котушки не перевищує ?доп = 80 ºЗ, те розрахунок проведений правильно.
Розрахунок магнітного ланцюга методом коефіцієнтів розсіювання
Визначення провідності зазору
Використовуючи метод Ротерса, розбиваємо весь потік витріщання на прості геометричні фігури. Схема повітряного зазору представлена на малюнку 2.
Розрахунок провідності робимо для чотирьох положень якоря електромагніта.
Якір у відпущеному положенні ( δ1 = δ1нач )
, ( 18)
, ( 19)
, ( 20)
, ( 21)
, ( 22)
, ( 23)
, ( 24)
. ( 25)
Підставляючи у формули ( 18) – ( 25) величину δ1 = δ1нач, визначимо провідності для відпущеного положення якоря. Результати обчислення наведені в таблиці 2.
Якір у проміжному положенні ( δ1 = δ1нач )
Якір у притягнутому положенні ( δ1 = δ1кін )
Підставляючи у формули ( 18) – ( 25) величину δ1 = δ1кін, визначимо провідності для відпущеного положення якоря. Результати обчислення наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 - Магнітні провідності для чотирьох положень
G1, Гн
5.775·10-7
8.663·10-7
1.733·10-6
1.348·10-5
G2, Гн
1.046·10-8
G3, Гн
6.773·10-9
4.516·10-9
2.258·10-9
2.903·10-10
G4, Гн
9.309·10-9
1.182·10-8
1.617·10-8
2.381·10-8
G5, Гн
1.257·10-9
G6, Гн
1.138·10-8
1.536·10-8
2.363·10-8
4.452·10-8
G7, Гн
2.091·10-8
Gδ1, Гн
6.987·10-7
9.899·10-7
1.868·10-6
1.365·10-5
Розрахунок магнітної провідності неробочого зазору
Магнітну провідність неробочого зазору визначимо по формулі:
Гн, ( 26)
Розрахунок магнітної сумарної провідності
Сумарну магнітну провідність обох повітряних зазорів обчислимо по формулі:
. ( 27)
Результати розрахунку магнітних провідностей для чотирьох положень наведені в таблиці 3.
Таблиця 3 - Результати розрахунків сумарної провідності
Страницы: 1, 2
