Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

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.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

Малюнок 1 - Схема електромагнітного механізму


Таблиця 1 - Вихідні дані

a l c m ∆H ∆вн ∆T δ1нач δ1кін δ2 U
мм А В
32 130 70 4 1.2 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]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 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:

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 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:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 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:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.


Геометричні розміри обмотки визначаються на основі ряду рекомендацій. По конструктивних міркуваннях для найбільш ефективного використання стали сердечника, приймемо співвідношення:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.

Визначимо довжину й висоту вікна обмотки:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм; ( 4)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм. ( 5)


Розрахунковий перетин необхідного обмотувального проведення визначається по формулі [1, с.10]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 6)


де lср – середня довжина витка;

Iw - сила, що намагнічує, котушки;

U - живляча напруга котушки;

? - питомий опір проведення.

Питомий опір проведення визначиться як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 7)


де ρ0 – питомий опір при t = 0 єЗ, ρ0 = 1.62·10-5 Ом·мм;

α – температурний коефіцієнт опору міді, α = 4,3·10-3 єC-1;

t - припустима температура нагрівання проведення, t = 75 ?С.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуОм·мм.


Визначимо середню довжину витка проведення в обмотці [1, с.11]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 8)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм.


Знайдені величини підставляємо у формулу ( 6 ):


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм2.


Визначимо розрахунковий діаметр необхідного проведення [1, с.11]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм, ( 9)


Далі по таблиці [1, с.18], використовуючи значення розрахункового діаметра проведення, підбираємо стандартне проведення марки ПЕВ-1 з наступними параметрами:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм; Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм; Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.


Визначимо перетин прийнятого проведення без обліку ізоляції [1, с.11]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм2. ( 10)


Визначимо перетин прийнятого проведення з урахуванням ізоляції [1, с.11]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм2. ( 11)

Розрахункове число витків обмотки при даному обмотувальному вікні й прийнятому проведенні дорівнює [1, с.12]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 12)


Округляючи отримане число витків до сотень у більшу сторону, приймаємо: Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.

По знайденому числу витків визначимо опір обмотки [1, с.12]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуОм. ( 13)


Знайдемо значення розрахункового струму котушки [1, с.12]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуА. ( 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]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуА >Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу А;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуА/мм2 <Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу А/мм2.


Тепловий режим котушки електромагніта характеризується перевищенням температури обмотки над температурою середовища. Це перевищення визначається по формулі [1, с.12]:

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 15)


де kто – узагальнений коефіцієнт тепловіддачі;

Sохл – поверхня охолодження котушки.

Величину коефіцієнта тепловіддачі можна визначити по формулі [1, с.13]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 16)


де kто0 – коефіцієнт тепловіддачі при 0 єЗ, kто0 = 1.4·10-5 Вт/(мм2·єС);

β – коефіцієнт, що враховує збільшення тепловіддачі при нагріванні котушки, β = 5·10-8 Вт/(мм2·єС);

tрозр. – різниця температури навколишнього середовища й температури нагрівання обмотки, tрозр. = 75єС.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу Вт/(мм2·єС).


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]:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 17)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типумм2.


Підставляючи знайдені величини у вираження ( 15) одержимо:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуєС.

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 єЗ, 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 )


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 18)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 19)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 20)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 21)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 22)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 23)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 24)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 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 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач )

Підставляючи у формули ( 18) – ( 25) величину δ1 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач, визначимо провідності для відпущеного положення якоря. Результати обчислення наведені в таблиці 2.

Якір у проміжному положенні ( δ1 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач )

Підставляючи у формули ( 18) – ( 25) величину δ1 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач, визначимо провідності для відпущеного положення якоря. Результати обчислення наведені в таблиці 2.

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


δ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

δ1кін

G1, Гн

5.775·10-7 8.663·10-7 1.733·10-6 1.348·10-5

G2, Гн

1.046·10-8 1.046·10-8 1.046·10-8 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 1.257·10-9 1.257·10-9 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 2.091·10-8 2.091·10-8 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:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуГн, ( 26)


Розрахунок магнітної сумарної провідності

Сумарну магнітну провідність обох повітряних зазорів обчислимо по формулі:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 27)


Результати розрахунку магнітних провідностей для чотирьох положень наведені в таблиці 3.


Таблиця 3 - Результати розрахунків сумарної провідності


δ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

δ1кін

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, Гн

5.74·10-7

7.57·10-7

1.182·10-6

2.603·10-6


Розрахунок питомої магнітної провідності й коефіцієнтів розсіювання


Питому магнітну провідність можна визначити по формулі:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуВиконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 28)

Коефіцієнти розсіювання в загальному випадку визначаться по формулі:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 29)


де gσ - питома магнітна провідність;

x - видалення перетину від кінця сердечника;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу – сумарна магнітна провідність;

l - довжина стрижня сердечника.

Визначимо коефіцієнти розсіювання для трьох характерних перетинів стрижня (Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу ) при чотирьох положеннях якоря.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.


Коефіцієнти розсіювання для притягнутого й проміжних положень якоря перебувають аналогічно. Результати розрахунку коефіцієнтів розсіювання для чотирьох положень якоря наведені в таблиці 4.


Таблиця 4 - Коефіцієнти розсіювання


δ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

δ1кін

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

1 1 1 1

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

1.231 1.175 1.112 1.051

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

1.307 1.233 1.149 1.068

Побудова магнітних характеристик


Магнітною характеристикою електромагніта є залежність магнітного потоку від сили, що намагнічує.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 30)


де F - сила, що намагнічує, котушки; Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу – сумарна провідність зазору.

Розіб'ємо магнітний ланцюг на три ділянки - якір, стрижень, підстава муздрамтеатру. Повні магнітні потоки на даних ділянках визначимо як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 31)


де Фяк – повний магнітний потік у якорі;

Фст – повний магнітний потік у стрижні;

Фосн – повний магнітний потік у підставі.

Магнітну індукцію знайдемо як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу ( 32)


Знаючи магнітну індукцію якоря, стрижня й підстави можна знайти напруженість магнітного поля на цих ділянках.

Тому що розрахунок проводиться з урахуванням втрат у сталі, то МДС визначимо як:

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 33)


де Нср – проміжна напруженість, Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу.

Розрахунки по формулах ( 30)-( 33) виконані на ЕОМ в Mathcad 8. Результати розрахунку зведені в таблицях 5-8.


Таблиця 5 – Результати розрахунку магнітного ланцюга при δ1 = δ1нач


0.5·Ф

0.7·Ф

0.9·Ф

Ф

1.2·Ф

1.4·Ф

Фяк, Вб

2.665·10-4 3.731·10-4 4.797·10-4 5.33·10-4 6.397·10-4 7.463·10-4

Вяк, Тл

0.26 0.364 0.468 0.521 0.625 0.729

Няк, А/див

0.85 1 1.16 1.27 1.42 1.56

Фст, Вб

3.28·10-4 4.591·10-4 5.903·10-4 6.559·10-4 7.871·10-4 9.183·10-4

Вст, Тл

0.32 0.448 0.576 0.641 0.769 0.897

Нст, А/див

0.95 1.15 1.35 1.46 1.64 1.89

Фосн, Вб

3.484·10-4 4.878·10-4 6.272·10-4 6.969·10-4 8.363·10-4 9.756·10-4

Восн, Тл

0.34 0.476 0.612 0.681 0.817 0.953

Носн, А/див

0.95 1.17 1.41 1.5 1.73 2.11

F, А

512.906 708.72 905.003 1.003·103 1.199·103 1.398·103

Таблиця 6 – Результати розрахунку магнітного ланцюга при δ1 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач


0.5·Ф

0.7·Ф

0.9·Ф

Ф

1.2·Ф

1.4·Ф

Фяк, Вб

3.515·10-4 4.921·10-4 6.327·10-4 7.029·10-4 8.435·10-4 9.841·10-4

Вяк, Тл

0.343 0.481 0.618 0.686 0.824 0.961

Няк, А/див

0.95 1.18 1.42 1.5 1.75 2.12

Фст, Вб

4.129·10-4 5.781·10-4 7.432·10-4 8.258·10-4 9.91·10-4 1.156·10-4

Вст, Тл

0.403 0.565 0.726 0.806 0.968 1.129

Нст, А/див

1.1 1.33 1.55 1.71 2.13 2.9

Фосн, Вб

4.334·10-4 6.067·10-4 7.801·10-4 8.668·10-4 1.04·10-4 1.213·10-4

Восн, Тл

0.423 0.593 0.762 0.846 1.016 1.185

Носн, А/див

1.12 1.39 1.62 1.79 2.32 3.22

F, А

520.358 718.846 916.655 1.017·103 1.224·103 1.446·103

Таблиця 7 – Результати розрахунку магнітного ланцюга при δ1 = Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач


0.5·Ф

0.7·Ф

0.9·Ф

Ф

1.2·Ф

1.4·Ф

Фяк, Вб

5.488·10-4 7.683·10-4 9.878·10-4 1.098·10-3 1.317·10-3 1.537·10-3

Вяк, Тл

0.536 0.75 0.965 1.072 1.286 1.501

Няк, А/див

1.3 1.6 2.13 2.56 4.15 11.0

Фст, Вб

6.102·10-4 8.543·10-4 1.098·10-3 1.22·10-3 1.465·10-3 1.709·10-3

Вст, Тл

0.596 0.834 1.073 1.192 1.43 1.669

Нст, А/див

1.35 1.76 2.55 3.25 7.5 20.8

Фосн, Вб

6.307·10-4 8.83·10-4 1.135·10-3 1.261·10-3 1.514·10-3 1.731·10-3

Восн, Тл

0.616 0.862 1.109 1.232 1.478 1.69

Носн, А/див

1.41 1.82 2.8 3.65 9.75 30.30

F, А

535.742 741.396 967.739 1.096·103 1.493·103 2.265·103

Таблиця 8 – Результати розрахунку магнітного ланцюга при δ1 = δ1кін


0.1·Ф

0.3·Ф

0.5·Ф

0.7·Ф

0.9·Ф

Ф

Фяк, Вб

2.417·10-4 7.252·10-4 1.209·10-3 1.692·10-3 1.731·10-3 1.731·10-3

Вяк, Тл

0.236 0.708 1.181 1.652 1.69 1.69

Няк, А/див

0.8 1.52 3.2 20.2 30.3 30.3

Фст, Вб

2.52·10-4 7.621·10-4 1.27·10-3 1.731·10-3 1.731·10-3 1.731·10-3

Вст, Тл

0.248 0.744 1.24 1.69 1.69 1.69

Нст, А/див

0.84 1.58 3.72 30.3 30.3 30.3

Фосн, Вб

2.581·10-4 7.744·10-4 1.291·10-3 1.731·10-3 1.731·10-3 1.731·10-3

Восн, Тл

0.252 0.756 1.261 1.69 1.69 1.69

Носн, А/див

0.85 1.6 3.87 30.3 30.3 30.3

F, А

136.727 361.367 655.051 2.092·103 2.265·103 2.265·103

За даними таблиць 5 - 8 будуємо магнітні характеристики.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

Малюнок 3 - Магнітні характеристики

Використовуючи малюнок 3, знаходимо реальні значення робочого потоку при Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуН.

Магнітну індукцію на i-тій ділянці визначимо як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 34)


Напруженість поля знайдемо по таблиці намагнічування стали.

Кінцеві результати розрахунку зведені в таблиці 9.


Таблиця 9 - Кінцеві результати розрахунку магнітного ланцюга


δ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

δ1кін
Ф·10-4, Вб 4.95 6.45 9.55 14.0
В, Тл 0.48 0.63 0.93 1.36

Н, Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

1.18 1.44 2.0 5.4

Визначення часу спрацьовування


Час спрацьовування - час від моменту включення до сталого значення струму й закінчення руху якоря.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 35)


де Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу- час, за яке струм в обмотці досягає значення, що забезпечує початок руху якоря;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу- час руху якоря від початкового положення до кінцевого.

Визначення часу рушання


Час рушання визначається по формулі:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 36)


де L - індуктивність котушки;

iтр - струм рушання.

Індуктивність котушки визначитися як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 37)


де ? - кількість витків котушки;

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу - сумарна провідність при δ1 = δ1нач.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуГн.


Струм рушання найдеться як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 38)


де Fпр - сила протидіючої пружини, Fпр = 10 Н.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуА.

Підставляючи знайдені раніше величини у формулу ( 36 ), одержимо час рушання:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типус.


Визначення часу руху


Тому що час руху визначається графоаналітичним методом, то потрібно побудувати тягову характеристику.

Силу тяги визначимо як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 39)


де Фi – реальний магнітний потік на i-тій ділянці;

S - площа перетину.


Таблиця 10 - Розрахункові значення сили тяги


δ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуδ1нач

δ1кін
Fт, Н 95.21 161.65 354.38 761.58

За даними таблиці 10 будуємо тягову характеристику.

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

Малюнок 4 – Тягова характеристика


Час руху найдеться як:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу. ( 40)

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 41)


де (Fт - Fпр)i – рівнодіюча сила на i-тій ділянці;

m - маса якоря;

xi – хід якоря на i-тій ділянці.

Маса якоря визначається по формулі:


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 42)


де a, c - розміри якоря;

ρ – щільність стали, ρ = 7650 κг/м3.


Виконання розрахунку електромагніта клапанного типукг.


Рівнодіючу силу на i-тій ділянці можна обчислити по формулі:

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу, ( 43)


де S - площа між тяговою характеристикою й характеристикою пружини (визначається за графіком малюнка 4);

kF, kX – масштаби величин сили й зазору відповідноВиконання розрахунку електромагніта клапанного типуВиконання розрахунку електромагніта клапанного типу, Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуВиконання розрахунку електромагніта клапанного типу.


Таблиця 11 – Розрахункові значення Si, Виконання розрахунку електромагніта клапанного типуі Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу


δ1нач -

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: