Курсовая работа МПТ. Расчет электромагнита постоянного тока по дисциплине

• Название: Расчет электромагнита постоянного тока по дисциплине
• Анкор: Курсовая работа МПТ
• Дата: 14.05.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: Kursovoy_proekt_var00_Shkhalakhov.docx
• Тип: Курсовой проект; #529284
• страница: 1 из 4

М ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.И. Платова
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

ФАКУЛЬТЕТ ЭнФ_______________________________________

КАФЕДРА ЭиЭА______________________________________

НАПРАВЛЕНИЕ 13.03.02____________________________________

Курсовой проект

НА ТЕМУ: _Расчет электромагнита постоянного тока________
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: _Потребители электрической энергии___
Проектировал студент 3 курса,группы130302-ЭЭПа-о17Мельников В.И.

Фамилия, имя, отчество

Руководитель проекта_доцент кафедры ЭиЭА Медведев В. В.

Должность, звание Фамилия, имя, отчество

«_____» ___________________2020 г. __________________________

Подпись

Новочеркасск, 2020.г.

Задание на проект

Исходные данные проектируемого электромагнита представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные проектируемого электромагнита

Максимальный воздушный зазор	Тяговое электромагнитная сила	Номинальное напряжение
0,004		110

Содержание

Введение…………………………………………………………………………4

1. Расчет геометрических размеров……………………………………………5

2. Тепловой расчет катушки электромагнита………………………………….8

3. Поверочный расчет.........................................................................................12

4. Расчет интегральных характеристик………………………………….…….22

5. Расчет динамических характеристик……………………………………….25

5.1. Расчет участка трогания якоря……………………………………..27

5.2. Расчет участка движения якоря………………………………….…28

5.3.Расчёт участка нарастания тока до установившегося значения..…29

5.4. Обработка результатов расчета…………………………….….……31

Заключение………………………………………………………………….…...34

Список используемой литературы…………………………….…………….….35

Введение

Электромагнит – это устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Нынешние современные электромагниты очень надежны и точны в эксплуатации, способны обеспечить безотказную работу.

Для применения электромагнита для начала следует спроектировать его геометрические размеры и подобрать точные характеристики. Вот следующие требуемые цели по проектированию и расчету электромагнита постоянного тока:

-Вычислить форму и размеры, тип электромагнита;

-Произвести тепловой и поверочный расчет электромагнита;

-Построить семейство статических нагрузочных характеристик;

-Построить семейство характеристик намагничивания;

-Составить расчет динамики электромагнита, построить графики статических и динамических нагрузочных характеристик.

1. Расчет геометрических размеров

Определим конструкцию электромагнита, вычислив значение конструктивного фактора:



По результатам расчета получаем втяжной электромагнита с якорем и стопом конической формы с углом при вершине 60 , т.е. .

Для определения диаметра якоря электромагнита воспользуемся формулой тяговой силы, развиваемой электромагнитом:



где площадь полюса;

– магнитный поток;

магнитная проницаемость воздуха;

Площадь полюса рассчитываетсяпо формуле:



где – диаметр стержня:

Магнитный поток рассчитывается по формуле:



где – Индукция в воздушном зазоре, зависит от конструктивного фактора. Для расчета берем 0,5 Тл.

Выражаем диаметр стрежня и рассчитываем по формуле:



Определение магнитодвижущей силы электромагнита производится по формуле:



где напряженность магнитного поля в воздушном зазоре, А/м;

(половина угла при вершине);

(синус половины угла при вершине);

(коэффициент падения МДС в стали);

ход якоря или воздушный зазор, м.

Напряженность магнитного поля находим по формуле:



Подставляем числовые значения:



Определение геометрических размеров обмоточного окна:



Превышение температуры находится по формуле:



где – средняя температура нагрева обмотки;

– температура температура окружающей среды.

Коэффициент теплопередачи с поверхности обмотки зависит от превышения температуры


Поверхность охлаждения находится по формуле:



где внутренний диаметр обмотки;

внешний диаметр обмотки;

длина катушки.

Сопротивление обмотки:



;

;

Площадь сечения проводника рассчитывается по формуле:



Выражаем геометрические размеры катушки:







Получаем формулы для нахождения геометрических размеров катушки:



где (удельное сопротивление меди, Ом м)

(коэффициент заполнения)

(отношение высоты к ширине катушки, зависит от конструктивного фактора электромагнита);

Длина катушки рассчитывается по формуле:



Эскиз электромагнита, и его габаритных размеров представлен на рисунке 1.



Рисунок 1 - Эскиз электромагнита и его геометрические размеры

Определяем остальные габаритные размеры электромагнита:









Определяем площадь, длину и толщину фланца:





Длина фланца находится по формуле:





Толщина фланца находится по формуле:



Оставшиеся габаритные размеры определяем по формулам:









2. Тепловой расчет катушки электромагнита

Тепловой режим катушки электромагнита характеризуется превышением температуры обмотки над температурой среды. На рисунке 2 изображена схема замещения катушки, характеризующая распределение тепла.



Рисунок 2 – Схема замещения катушки

Составляющие схемы замещения:

• 
  – максимальное значение температуры;
  
• 
  , – сопротивления катушки и изоляции левой части соответственно, ;
  
• 
  , – сопротивления катушки и изоляции правой части соответственно, ;
  
• 
  – сопротивление на рассеивание в окружающую среду, ;
  
• 
  – температура окружающей среды, 40 ;
  

Определение параметров, составляющих схемы замещения:











Определение диаметра проводника проектируемой катушки:

Сопротивление обмотки определяется по формуле:



где удельное сопротивление определяемое по формуле:

;

число витков катушки;

длина средней линии, определяемая по формуле:



площадь сечения провода, определяемая по формуле:



Также , тогда диаметр провода определяем по формуле:



Из таблиц стандартных сечений проводников выбираем ближайшее подходящее сечение. Тогда диаметр проводника с изоляцией и без равен:

м

м

Коэффициент заполнения принимаем:



Определяем новую площадь сечения проводника:





Определяем число витков в катушке по формуле:



Находим толщину изоляциипо формуле:



Коэффициент теплопроводности определяем по формуле:



Где (коэффициент теплопроводности проводника, );

(коэффициент теплопроводности изоляции, );

(коэффициент теплопроводности воздуха, );

Объемная плотность источников теплоты определяется по формуле:



Где ;

– ток при максимальном МДС и максимальном зазоре.

Тогда объемная плотность:



Определение всех составляющих схемы замещения:

Выразим через формулу:



Из схемы замещения:











Путем многочисленных подстановок находим то что:



Тогда суммарная объемная плотность источников теплотыбудет равна:



Где ;



Тогда суммарная объемная плотность источников теплоты равна



При этом сопротивления будут равны:





Температура окружающей среды равна:



Максимальная температура будет равна: