Расчет тягового электромагнита постоянного тока

Задание

на курсовуюработу по дисциплине

«Электрическиеаппараты»

студентугруппы 9401 СадыковуР.М.

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

Исходныеданные:

Тяговаяэлектромагнитнаясила

10 Н;
Номинальноенапряжение

220В;
Конструкцияэлектромагнитаклапанная;
Ходякоря

м;
Температураокружающеговоздуха
Охлаждениеестественное;
Исполнениеоткрытое;
Режимработы длительный;

Консультант

ДоцентХуснутдиновР.А.

Министерствообщего и специальногообразованияРФ

КазанскийГосударственныйТехнический

Университетим. А.Н. Туполева

филиал «Восток»

Кафедра: ПЭДи ПрРЭА

Курсоваяработа

по дисциплине:

«Электрическиеаппараты»

на тему:

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

Выполнил:студентгруппы 9401 СадыковР.М.

Проверил:КонсультантДоцент ХуснутдиновР.А.

Задание

на курсовуюработу по дисциплине

«Электрическиеаппараты»

студентугруппы 9401 СадыковуР.М.

«Расчеттяговогоэлектромагнитапостоянноготока»

1.Исходные данные.

Тяговаяэлектромагнитнаясила

10 Н;
Номинальноенапряжение

220 В;
Конструкцияэлектромагнитаклапанная;
Ходякоря

м;
Температураокружающеговоздуха
Охлаждениеестественное;
Исполнениеоткрытое;
Режимработы длительный;

Консультант

ДоцентХуснутдиновР.А.

Тяговая сила

,развиваемаяэлектромагнитом,вычисляетсяпо формулеполученнойна основе балансаэнергии (энергетическаяформула). В условияхравномерногораспределенияиндукции врабочем воздушномзазоре этаформула преобразуетсяв формулу Максвелла:

- это индукцияв воздушномзазоре, Тл.

-площадь полюса,

-магнитнаяпроницаемостьвоздуха.

Задав

Тл, можноопределить:

Для электромагнитаклапанноготипа (ЭМК) площадьполюса:

а диаметрстержня:

Магнитодвижущаясила обмотки(МДС):

где k= - коэффициентпадения МДСв стали.

м- ход якоря.

- напряженностьмагнитногополя в воздушномзазоре.

Отсюда следуетчто:

А.

Среднеезначение магнитнойиндукции встали магнитопровода:

= Тл.

где

– коэффициентрассеиваниямагнитногопотока.

По основнойкривой намагничиваниядля низкоуглеродистойстали, находимсреднее значениемагнитнойнапряженности

в стали магнитопровода.

Сторонаквадрата окнапод обмоткувозбужденияЭМК:

где

падение МДС(магнитногонапряжения)в стали. Средняядлина витковобмотки ЭМК:

Сечениепровода (помеди):

где

удельноеэлектрическоесопротивлениемеди при температуренагрева 75єС.

Диаметрпровода (помеди):

Округляемдо стандартногозначения изтаблицы №2.

По таблице№2 также находитьсятолщина изоляциина одну сторону:

Коэффициентзаполненияпо меди:

где

коэффициентукладки.

Число витков

находитсяпо следующейформуле:

Сопротивлениеобмотки:

Потребляемыйток:

Мощностьпотерь:

Плотностьтока в проводе:

если неравенствоне выполняется,следует увеличить

(или уменьшить

Это значениеудовлетворяетнеравенству.

Температуранагрева обмотки:

ПоверхностьохлажденияЭМК:

Коэффициенттеплопередачис поверхностиобмотки зависитот превышениятемпературы

.Выберем

,тогда получаем:

Средняятемпературанагрева обмотки:

єС.

3. Схема замещениямагнитной цепи.

3.1 Схема замещения.

Отдельныеэлементы магнитнойцепи (участкимагнитопровода,воздушныезазоры и промежутки)изображаютсяна схеме замещенияв виде магнитныхсопротивлений,а намагничивающиеобмотки с током- виде источниковМДС. Магнитныесопротивлениярассеяния ираспределеннуюМДС в цепи заменяютнесколькимисосредоточенными.Точность решенияповышаетсяс увеличениемколичестваразбиенийраспределенныхМДС, и магнитныхсопротивленийрассеяния насоответствующиеим элементарныесосредоточенныемагнитныесопротивленияи МДС. Если высотусердечникаобмотки разбитьна три равныечасти, то схемазамещениямагнитной цепибудет иметьвид, показаннойна рис 1.

Наэтой схеме:

- магнитноесопротивлениеякоря.

- магнитноесопротивлениеодного воздушногозазора.

- магнитноесопротивлениеброневой частисердечника.

- магнитноесопротивлениецентральногосердечника.

- магнитноесопротивлениеоснования.

- МДС однойчасти разбиения.

- магнитныепотоки соответствующихучастков.

- узлы магнитнойцепи.

Конечнойцелью расчетамагнитной цепиявляется определениекоэффициентов

,выбранныхпроизвольноиз заданногодиапазоназначений.

3.2 Магнитныесопротивлениясхемы замещения.

Магнитопроводконструируюттак, чтобы среднеесечение различныхучастков примерноодинаковыми.

Вышеприведенныйрасчет был посуществу первымрасчетнымприближением,для того чтобыопределитьмагнитныесопротивления.

Для ЭМК (всеразмеры в м):

Возьмем

Средняямагнитнаяпроницаемость

0,0018333

находим изравенства

Магнитноесопротивлениеоснования:

Магнитныесопротивленияучастков:

Магнитныесопротивлениярассеяния:

3.3 Расчет схемызамещения.

Схему замещениярассчитаемметодом контурныхпотоков, используяаналогиюэлектрическойцепи магнитной:

магнитныйпоток в воздушномзазоре

Уравнениядля трех контуровбудут иметьвид:

(*)

Решив системууравнений,находим контурныепотоки

.Используемуравнениясвязи, находиммагнитныепотоки участков:

Магнитныесопротивленияучастковмагнитопровода(стальных) находимпо формуле:

Разделивпотоки стальныхучастков наих сечения,находим магнитныеиндукции настальных участках,а по ним, используяосновную кривуюнамагничивания– напряженности,разделив магнитныеиндукции насоответствующиенапряженности,находим магнитныепроницаемостиучастков, а поним - соответствующиемагнитныесопротивленияучастков,сопротивления

ирассеянияостаются неизменными.

Решая сновауравнения (*)осуществляемтретье расчетноеприближение.

3.4 Коэффициентынасыщения ирассеяния.

Коэффициентнасыщения:

Коэффициентрассеяния:

Если выбранныезначения

вначале расчетаи рассчитанныев п. 3.4 отличаютсяболее на 5 %, тоследует выбратьновые значения:

и весь расчетповторить ссамого начала.

Литература.

1,2.«Электротехническийсправочник»,т. 1,2. Под редакциейВ.Г. Герасимоваи др. М. Энергоиздат,1986.

3.Таев И.С.«Электрическиеаппараты управления».М. высшая школа,1985.

4.Буйлов А.Я.«Основыэлектроаппаратостроенияя».М. – Л, ГЭИ, 1946.

таблица №2

Номинальныйдиаметр гологопровода, мм.	МАХдиаметр эмалированногопровода, мм.
Номинальныйдиаметр гологопровода, мм.	ПЭЛ ПЭВ1 ПЭМ1 ПЭВА	ПЭВ ПЭВ2 ПЭВПИ ПЭВА2 ПЭТВ
0,05	0,065	-
0,06	0,075	0,09
0,07	0,085	0,10
0,08	0,095	0,11
0,09	0,105	0,12
0,10	0,120	0,13
0,11	0,130	0,14
0,12	0,140	0,15
0,13	0,150	0,16
0,14	0,160	0,17
0,15	0,170	0,19
0,16	0,180	0,20
0,17	0,190	0,21
0,18	0,200	0,22
0,19	0,210	0,23
0,20	0,225	0,24
0,21	0,235	0,25
0,23	0,255	0,28
0,25	0,275	0,30
0,27	0,310	0,32
0,29	0,330	0,34
0,31	0,350	0,36
0,33	0,370	0,38
0,35	0,390	0,41
0,38	0,420	0,44
0,41	0,450	0,47
0,44	0,490	0,50
0,47	0,520	0,53
0,49	0,540	0,55
0,51	0,560	0,58
0,53	0,580	0,60
0,55	0,600	0,62
0,57	0,620	0,64
0,59	0,640	0,66
0,62	0,670	0,69
0,64	0,690	0,72
0,67	0,720	0,75
0,69	0,740	0,77
0,72	0,780	0,80
0,74	0,800	0,83
0,77	0,830	0,86
0,80	0,860	0,89
0,83	0,890	0,92
0,86	0,920	0,95
0,90	0,960	0,99
0,93	0,990	1,02
0,96	1,020	1,05
1,00	1,070	1,11
1,04	1,120	1,15
1,08	1,160	1,19
1,12	1,200	1,23
1,16	1,240	1,27
1,20	1,280	1,31
1,25	1,330	1,36
1,30	1,380	1,41
1,35	1,430	1,46
1,40	1,480	1,51
1,45	1,530	1,56
1,50	1,580	1,61
1,56	1,640	1,67
1,62	1,710	1,73
1,68	1,770	1,79
1,74	1,830	1,85
1,81	1,900	1,93
1,88	1,970	2,00
1,95	2,040	2,07
2,02	2,120	2,14
2,10	2,200	2,24
2,26	2,360	2,39
2,44	2,450	2,57

Чистополь2003


100	220	0	20	1.1	0	1.03	875796.18	1

S	dc
0	0.01

F				C
3608.28		108.25		0.04

				Основные показатели
0.16	0	0.000000047	0
				Ориентировочные показатели
		0.05	0.25
			0	Округленно по таблице

			0.000015




17199.64	1048.68	0.21	46.15	4.45E+06


0.0128	90	0
		0.01
		0.41
		0.42


16.8	234.124


0.00075	0	0.01


0.09	0.09	0.04	0.02	0	0.05	0	0.04


0	242095.12	68934.56		76816.72		0.17		234212.96


14261040.02	15076363.17	13529377.2






14641004.26			29475272.3					0


28759373.82			15076363.17					14261040.02


a	b	c	d	e	f	g
1202.76	14641004.26	14261040.02	29475272.3	15076363.17	28759373.82	1544.81



3715.65	3814.65	1999.73


3715.65		3814.65		1999.73

-99		1814.92		1999.73


59475413080761.5	32541526.24

Номинальныйдиаметр гологопровода, мм.	МАХдиаметр эмалированногопровода, мм.
Номинальныйдиаметр гологопровода, мм.	ПЭЛ ПЭВ1 ПЭМ1 ПЭВА	ПЭВ ПЭВ2 ПЭВПИ ПЭВА2 ПЭТВ
0,05	0,065	-
0,06	0,075	0,09
0,07	0,085	0,10
0,08	0,095	0,11
0,09	0,105	0,12
0,10	0,120	0,13
0,11	0,130	0,14
0,12	0,140	0,15
0,13	0,150	0,16
0,14	0,160	0,17
0,15	0,170	0,19
0,16	0,180	0,20
0,17	0,190	0,21
0,18	0,200	0,22
0,19	0,210	0,23
0,20	0,225	0,24
0,21	0,235	0,25
0,23	0,255	0,28
0,25	0,275	0,30
0,27	0,310	0,32
0,29	0,330	0,34
0,31	0,350	0,36
0,33	0,370	0,38
0,35	0,390	0,41
0,38	0,420	0,44
0,41	0,450	0,47
0,44	0,490	0,50
0,47	0,520	0,53
0,49	0,540	0,55
0,51	0,560	0,58
0,53	0,580	0,60
0,55	0,600	0,62
0,57	0,620	0,64
0,59	0,640	0,66
0,62	0,670	0,69
0,64	0,690	0,72
0,67	0,720	0,75
0,69	0,740	0,77
0,72	0,780	0,80
0,74	0,800	0,83
0,77	0,830	0,86
0,80	0,860	0,89
0,83	0,890	0,92
0,86	0,920	0,95
0,90	0,960	0,99
0,93	0,990	1,02
0,96	1,020	1,05
1,00	1,070	1,11
1,04	1,120	1,15
1,08	1,160	1,19
1,12	1,200	1,23
1,16	1,240	1,27
1,20	1,280	1,31
1,25	1,330	1,36
1,30	1,380	1,41
1,35	1,430	1,46
1,40	1,480	1,51
1,45	1,530	1,56
1,50	1,580	1,61
1,56	1,640	1,67
1,62	1,710	1,73
1,68	1,770	1,79
1,74	1,830	1,85
1,81	1,900	1,93
1,88	1,970	2,00
1,95	2,040	2,07
2,02	2,120	2,14
2,10	2,200	2,24
2,26	2,360	2,39
2,44	2,450	2,57