Вкр Электроэнергетика. южнороссийский государственный политехнический университет (нпи) имени М. И. Платова

• Название: южнороссийский государственный политехнический университет (нпи) имени М. И. Платова
• Анкор: Вкр Электроэнергетика
• Дата: 07.04.2022
• Размер: 0.97 Mb.
• Имя файла: VKR_LETNEV_ispravl.docx
• Тип: Пояснительная записка; #452270
• страница: 6 из 9

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА

1. 
   Проектный расчет магнита.
   

Электрическим механизмом именуют электрические системы, в коих при изменении магнитного потока случается движение подвижной части системы. Электрические механизмы по методике движения якоря разделяют на электромагниты клапанные и соленоидные, а еще с поперечно-двигающимся (вращающимся) якорем.
В ВКР потребуется проделать расчёт электромагнита клапанного типа, который находит обширное распространение в электрических реле постоянного и переменного тока.
Схема механизма показана на рисунке 7. Данные для расчета занесены в таблицу 11.



Рисунок 7 - Схема электромагнитного механизма

Таблица 11 - Данные для проектирования

a	l	c	m	∆H	∆вн	∆T	δ1нач	δ1кон	δ2	Iω	U
мм										А		В
40	113	80	10	1,5	5	5	10	1	0,5	1000	220

2. 
   Поверочный расчет первого типа
   

1. 
   Расчет магнитной системы электромагнита
   

Расчёт катушки на заданную МДС:

Геометрические характеристики обмотки и намагничивающая сила связаны отношением [7, с.9]:

(43)

где – величина обмоточного окна, мм²;

– коэффициент заполнения обмотки по меди;

j – плотность тока в обмотке, А/мм².

Так как нам известна намагничивающая сила, есть возможность рассчитать величину обмоточного окна:

; (44)

В ходе эксплуатации обмотки вполне вероятно увеличение уровня питающего напряжения, приводящее к наращиванию тока и появлению более тяжёлого теплового режима обмотки. Из этого следует, что расчётное значение обмоточного окна необходимо увеличить путём внедрения коэффициента запаса k_з=1.1…1.2 [7,c.10]:

; (45)

Возьмем k_з = 1,2. Плотность тока в обмотке электромагнита, рассчитанного на длительную работу, находится в диапазоне 2 ... 4. Возьмем j = 4. Значение коэффициента заполнения f₀ при нормальном размещении проводов должно быть в диапазоне 0. .5 ... 0,6. Возьмем f₀ = 0,5.

Подставляя исходные данные и принятые числовые значения коэффициентов в выражение (45), определяем необходимое значение окна намотки:


Геометрические размеры обмотки определяются на основании ряда рекомендаций. По конструктивным причинам для наиболее эффективного использования стержневой стали мы принимаем соотношение:



Найдем значения длины и высоты окна обмотки:

; (46)

; (47)

Расчетное сечение необходимого обмоточного провода рассчитаем по формуле: [7, стр.10]:

(48)

где l_ср – средняя длина витка;

Iw – намагничивающая сила катушки;

U – питающее напряжение катушки;

ρ – удельное сопротивление провода.

(49)

где ρ₀ – удельное сопротивление при t = 0 ºС, ρ₀ = 1.62·10^-5 Ом·мм;

α – температурный коэффициент сопротивления меди, α = 4,3·10^-3 ºC^-1;

t – допустимая температура нагрева провода, t = 75 ºС

Ом×мм

Найдем среднюю длину витка провода в рассматриваемой обмотке [7, с.11]:

(50)

мм
Рассчитанные значения величины вносим в формулу (48):

мм²

Найдем расчётный диаметр провода [7, с.11]:

(51)

После по таблице[7, стр.18], используя значение расчетного диаметра проволоки, выберем стандартный провод марки ПЭВ-1 со следующими параметрами:

мм; ; ;

Рассчитаем сечение ранее выбранного нами провода без учёта изоляции [7, с.11]:

мм²; (52)

Рассчитаем сечение ранее выбранного нами провода с учётом изоляции:

мм²; (53)

Расчётное количество витков обмотки при данном условиях равно [7, с.12]:

; (54)

Округлив найденное число витков до сотен в большую сторону, получаем, что .

По полученному количеству витков найдем сопротивление обмотки [7, с.12]

(55)
Определим значение расчётного тока катушки [7, с.12]:

А (56)

Для проверки правильности сделанного расчета найдем намагничивающую силу проектируемой катушки и плотность тока.

>1000А;

мм²<6А/мм²;

Расчёт магнитной цепи методом коэффициентов рассеяния:

Определение проводимости зазора

С помощью метода Ротерса, мы разделили весь поток деформации на простые геометрические формы. Схема воздушного зазора показана на рисунке 8.



Рисунок 8 - Схема воздушного зазора.
Рассчитаем проводимость для четырех положений якоря электромагнита:

Якорь в отпущенном положении ( δ₁ = δ_1нач ):

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

Подставляя в формулы ( 57-64) значение δ₁ = δ_1нач, вычислим проводимости для якоря в отпущенном положении. Получившиеся результаты занесем в таблицу 12.

Якорь в промежуточном положении ( δ₁ = δ_1нач ):

Подставляя в формулы ( 57 ) – ( 64 ) значение δ₁ = δ_1нач, вычислим проводимости для якоря в промежуточном положении. Результаты вычисления занесем в таблицу 12.
Якорь в промежуточном положении ( δ₁ = δ_1нач ):

Подставляя в формулы ( 57 ) – ( 64 ) значение δ₁ = δ_1нач, вычислим проводимости для якоря в промежуточном положении. Получившиеся результаты занесем в таблицу 12.

Якорь в притянутом положении ( δ₁ = δ_1кон ):

Подставляя в формулы ( 57 ) – ( 64 ) значение δ₁ = δ_1кон, определим проводимости для отпущенного положения якоря. Получившиеся результаты занесем в таблицу 12.

Таблица12 – Магнитные проводимости для четырёх положений

	δ1нач	δ1нач	δ1нач	δ1кон
G1, Гн	6,316·10-7	9,475·10-7	1,895·10-6	6,316·10-6
G2, Гн	1.307·10-8	1.307·10-8	1.307·10-8	1.307·10-8
G3, Гн	9,681·10-9	6,447·10-9	3,224·10-9	9,681·10-10
G4, Гн	1,601·10-8	1,923·10-8	2,403·10-8	2,912·10-8
G5, Гн	3,143·10-9	3,143·10-9	3,143·10-9	3,143·10-9
G6, Гн	2,135·10-8	2,747·10-8	3,845·10-8	5,339·10-8
G7, Гн	2,615·10-8	2,615·10-8	2,615·10-8	2,615·10-8
Gδ1, Гн	7,210·10-7	1,043·10-6	2,003·10-6	6,442·10-6

Расчёт магнитной проводимости нерабочего зазора:

Магнитную проводимость нерабочего зазора рассчитаем используя следующее отношение:

(65)

Расчёт магнитной суммарной проводимости:
Суммарную магнитную проводимость двух воздушных зазоров определим используя формулу:

(66)

Получившиеся данные магнитных проводимостей для четырёх положений представлены в таблице 13.

Таблица 13 – Результаты расчётов суммарной проводимости.

	δ1нач	δ1нач	δ1нач	δ1кон
, Гн	5.325·10-7	6,869·10-7	1,004·10-6	1,533·10-6