Методические указания к лабораторно-практическому занятию “Расчет магнитострикционного преобразователя”, страница 2

Рис. 3. Магнитострикционный преобразователь типа ПСМ (слева - двухстержневой пакет, справа - расчетная схема пакета).

2. Методика расчета магнитострикционного преобразователя

2.1. Определяется с мощностью и рабочей частотой преобразователя;

2.2. Задаются материалом преобразователя и рабочим напряжением, В;

2.3. По таблицам определяют удельную допустимую мощность для выбранного  материала Р_о (приложение 1);

2.4. Определяют площадь сечения стержней преобразователя

,

где Р - мощность преобразователя; Р_о- удельная допустимая мощность;

2.5. Принимают ширину окна С_о (приложение 2);

2.6. Определяют ширину стержней

 ;

2.7. Принимают толщину пакета;

2.8. Определяют ширину стержней

;

2.9. Ширина перемычки ярма принимается равной

;

2.10. Определяют параметр Q^¢

;

2.11. Вычисляют высоту окна

,

где V_з - скорость звука в материале преобразователя (приложение 1), м/с; f - частота звука, Гц;

2.12. Находят акустическую мощность по формуле

 ,

где h_эа = 0,5 - электроакустический коэффициент.

,

где h_эм - КПД преобразователя электрической энергии в механическую; h_ам - КПД преобразователя механической энергии в акустическую;

2.13. Число витков обмотки возбуждения

 ;

2.14. Ток возбуждения

 ,

где  сosj = 0,95;

2.15.  Величина тока подмагничивания

,

где Н_о - оптимальная напряженность поляризующего поля, А/м; l - длина средней линии магнитопровода, м.

Оптимальную напряженность поляризующего поля выбирают по графику В=(Н) в месте перегиба кривой намагничивания до насыщения (рис. 1);

2.16. Длина средней линии магнитопровода

;

2.17. Эффективное значение тока возбуждения, А

;

2.18. Суммарная сила тока в обмотке, А

;

2.19. Площадь сечения провода в обмотке, А

,

где j = 2,5 А/мм² - допустимая плотность тока.

Приложение 1

Таблица П.1. Характеристики магнитострикционных материалов

  Приложение 2

Таблица П.2. Ширина окна двухстержневых преобразователей

Мощность Р, кВт	0,25...0,5	0,5...1,0	1,0...2,0	2,0...3
Ширина окна Со, мм	8...10	10...14	14...16	16...18

Контрольные вопросы

1. Что такое ультразвук?

2. Объясните физическую сущность вторичных эффектов при прохождении ультразвуком через среды и приведите примеры его практического применения?

3. Для чего применяют подмагничивание при питании установок с магнитострикционными преобразователями?

4. Как преобразовать электрические колебания в механические ультразвуковой частоты?

5. Как просверлить отверстие в изделиях из керамики?

6. Как выполнить пайку изделий из алюминия?

Литература

1. Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства/Учебное пособие. – М.: Информагротех, 1999. – 536 с.

2. Электротехнология/А.М. Басов, В.Г. Быков, А.В. Лаптев, В.Б. Файн. - М.: Агропромиздат, 1985. - 256 с.

3. Электротехнология/В.А. Карасенко,  Е. М. Заяц, А.Н. Баран, В.С. Корко.- М.: Колос, 1992.-304 с

Задачи.  

1. Рассчитать магнитострикционный преобразователь мощность 1,5 кВт с рабочей частотой 21 кГц. Рабочее напряжение 200 В. В качестве материала преобразователя использовать никель.

2. В установке для очистке мелких деталей от металических стружек вышла обмотка магнитострикционного преобразователя. Выполнить необходимые расчеты для восстановления обмотки, если площадь поверхности дна ванны 0,225 м² , рекомендуемая частота ультразвука 22 кГц, его интенсивность 0,5 × 10⁶ Вт/м, площадь излучающей поверхности 0,001 м², площадь поперечного сечения стержня магнитопровода 1×10^-4 м², напряжение питания обмотки 300 В, индукция в режиме насыщения 1 Тл, длина пакета по периметру 0,25 м, напряженность поля при подмагничивании 400 А/м.