Рабочая программа дисциплины "Электротехника и электроника" (Содержание и структура учебной дисциплины. Контролирующие материалы для аттестации студентов)

Определить установившуюся температуру перегрева электромагнита и его продолжительность включения.

Примечание 1:

1. Расчет электромагнита произвести в соответствии методическими указаниями в два этапа:    а) предварительный расчет;     б) поверочный расчет.

2. В стадии поверочного расчета произвести расчет магнитной цепи при условии её работы в ненасыщенном режиме.

3. Рассчитанные характеристики (начальная сила тяги, установившаяся температура перегрева, продолжительность включения) могут отличаться от заданных не более чем на   +/- 5 % (относительная погрешность).

Примечание 2:

1. Отчет оформить на формате А4; графическую часть   на формате А4 в соответствии с требованиями ЕСКД.

2. Заданные и расчетные параметры, в том числе R1,  R2, R3, Lk, hk оформить в виде таблицы, которую  расположить сразу за титульным листом отчета.

Приложение 9.    Методическое руководство  к РГЗ №2 

«Расчет силовых элементов электромагнитов постоянного тока»

Методика расчета и программа Mathcad v.13 разработана профессором Полевским В.И.

На Рис.1. и Рис.2.  представлен силовой элемент электромагнита с коническим стопом, где: 1-элемент стопа; 2-ярмо; 3-катушка (Рис.6);   4-изоляция обмотки катушки; 5-фланец; 6-латунная трубка;  7-якорь (подвижный элемент электромагнита).

Предварительный расчёт

5.Суммарная МДС  Fc ,[A]  kст = 1,2 - 1,5 коэф. заполнения сталью

6.Определение длины катушки Lк, [см].  fk - .Коэффициент заполнения окна  катушки

7. Высота катушки hk, [см]

8.  Внутренний радиус магнитопровода  R2,[см]

9.  Внешний радиус магнитопровода  R3,[см]     

10. Определение диаметра голого проводника обмотки dг, [мм]   

По сортаменту выбираем провод марки ПЭЛ    

Полученные из предварительного расчёта параметры округляем из конструктивных соображений имеем:

Поверочный расчёт:

1.Число рядов обмотки катушки

Толщина стенки латунной трубки  Dш = 0,02-0,03 [cм],  толщина изоляции между обмоткой и внутренней частью эл.магнита   В = 0,08-0,1[cм],  допуск на технологическую сборку               С = 0,045 [cм],  толщина межрядовой изоляции  Dиз = 0,005-0,015 [cм],    толщина щек катушки  Dщ = 0,1- 0,2 [см].

Принимаем:

2. Число витков в одном ряду  катушки

3.Число витков в катушке          

4.  Коэффициент заполнения окна  катушки

5. Сопротивление проводника обмотки катушки

6.  Ток в обмотке катушки

7.   МДС обмотки катушки

8.  Действительная температура перегрева эл.магнита

Полученная.действительная температура перегрева эл.магнита находится в пределах допустимой относительной погрешности (+/-5 %)

9. Расчёт размеров магнитопровода  эл.магнита

G1- коэф. рассеивания для конического стопа;   Gш- проводимость в фиксированном зазоре Dш;   Kш = 0,06 - 0,12 [см]

Принимаем:

10.   Расчёт магнитной цепи  эл.магнита

10.1. Расчёт магнитного потока и МДС рабочего зазора  эл.магнита (определение рабочей точки).

Н, [А/см] - напряженность магнитного поля.     В, [ Т ] - индукция магнитного поля.  Т1,Т2,Т3 - коэф. многочлена  кривой     намагничивания.         Для стали   Армко: Т1=6.26; T2=9; T3=5.5 .                                            Для стали  10:   Т1=23.75; T2=34.75; T3=16.0.

X0; X1; X2 - три координаты безразмерного магнитного потока в районе рабочей точки.

10.2. Определение МДС фиксированного зазора  () для Х0,  Х1,  Х2.

10.3. Напряженности магнитного поля для заданного материала в рассматриваемых точках

10.4. Безразмерная величина суммарной МДС  для трёх значений потока.

10.5. Безразмерная величина магнитного потока рабочего зазора в рабочей   точке  (Х).

10.6. Величина магнитного потока рабочего зазора в рабочей точке    (Фd).

10.7. Величина индукции рабочего зазора в рабочей точке. 

11. Определение силы тяги эл.магнита с коническим стопом (Qн)

Если изменить угол a =40 гр., то сила тяги  понизится до необходимого уровня Qн1= 60,97 [H]

Примечание. Полученная величина тягового усилия   (Qн1) может отличаться от заданного значения (Qн) не более чем на +/- 5%. Для корректировки этой величины требуется её пересчет с изменением параметров a, R1, hk.

12. Расчет характеристик теплового режима  эл.магнита с коническим стопом

12.1. Поверхность охлаждения катушки (Sox)

12.2. Расчет веса эл.магнита (Рэл)

12.2.1. Вес меди обмотки (Рм),   где gм = 8,31- 8,89  - удельный вес меди

12.2.2. Вес стали магнитопровода (Рст), где   gс = 7.8 - удельный вес стали.

Объём стали магнитопровода (Vст)

12.2.3. Вес латунной трубки (Pлт) , где   gл = 8,3 - 8,7 -  удельный вес латуни

12.2.4. Вес изоляционных материалов рассчитывается приближенно. При напряжении 24-220 вольт вес изоляции обмотки  составит, соответственно (30- 60)% от веса меди.

12.3. Действительное значение теплоёмкости стали магнитопровода (b)  на единицу охлаждающей поверхности  катушки.

12.4.  Теплоёмкость эл.магнита (Сн) [Дж/градус С ]

12.5. Установившаяся температура перегрева в условиях длительного режима работы эл.магнита (q у.д)

Потребляемая мощность      

14. Расчетная продолжительность включения электромагнита (t1)

Примечание: 1. Полученная величина продолжительности включения должна соответствовать заданному значению в пределах допустимой относительной погрешности (+/-  5%).

2. Если расчетная величина продолжительности включения  ниже заданного значения, то следует увеличить поверхность  охлаждения электромагнита (например