Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Вариант 14
Задание: Рассчитать электромагнит постоянного тока и провести поверочный расчет катушки электромагнита на нагрев.
Исходные данные:
1) Построим схемы замещения магнитной цепи без учета магнитного сопротивления стали (рис. 3) и с учетом магнитного сопротивления стали (рис. 4).
2) Рассчитываем магнитные проводимости рабочих и нерабочих воздушных зазоров для трех значений рабочего зазора (без учета потоков выпучивания).
При
При
При
Определяем полную магнитную проводимость трех воздушных зазоров
Результаты расчета сводим в таблицу
|
δ·103, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
GB ·10-6, Гн |
2.352 |
0.4277 |
0.2352 |
3) Рассчитываем проводимость потока рассеяния.
Значение проводимости рассеяния определяем по формуле:
Значение проводимости рассеяния, приведенной по потоку, вычисляем по формуле:
Определяем величину коэффициента рассеяния:
При
При
При
Результаты расчетов сводим в таблицу
|
δ·10-3, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
σn |
1.038 |
1.207 |
1.376 |
4) Определяем суммарную проводимость всех воздушных зазоров для трех зна- чений воздушных зазоров:
GΣ=GB+Gσn
Результаты сводим в таблицу и строим график GΣ=f(δ).
|
δ·10-3, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
GΣ ·10-6, Гн |
3.1 |
2.98 |
2.97 |
5) Определяем первую производную суммарной проводимости для трех значений рабочего зазора.
Определение первой производной производится следующим образом: на графике GΣ=f(δ) проводим три касательные (для соответствующих зазоров, начального, промежуточного и конечного). Значение производной находится через соотношение катетов, отсекаемых касательной, на координатных осях:
Результаты сводим в таблицу и строим график зависимости:
|
δ·10-3, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
dGΣ/dδ ·10-3, Гн |
0,67 |
0,14 |
0,092 |
6) Определяем намагничивающую силу катушки постоянного тока по заданной силе тяги при максимальном зазоре.
Для определения намагничивающей силы катушки воспользуемся выражением
7) Выбор конструкции и размера катушки.
В электромагнитах с Ш-образным сердечником катушка располагается на среднем стержне сердечника магнитопровода.
Выбираем шунтовую каркасную катушку со следующими размерами:
а=2,6см, b=2.8см, l=6.5см, a1=6,3см, b1=7,2см, h=2см
8) Рассчитываем катушку постоянного тока.
Выбираем обмоточный провод из меди марки ПЭТВ.
Определяем предварительный диаметр провода по таблице 3.
где U - напряжение на обмотке, R - активное сопротивление обмотки
где ρ=0,17·10-7 Ом·м - удельное сопротивление провода, lср - средняя длина витка, q - площадь поперечного сечения провода.
Средняя длина витка определяется по эскизу катушки
Определим предварительно диаметр провода:
Ближайшее стандартное значение диаметра провода выбираем из таблицы 3.
Диаметр неизолированного провода d=0,1 мм
Диаметр изолированного провода dиз=0,122 мм
Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=0,00785мм2
Определяем число витков обмотки:
Где Q - площадь сечения ка- тушки (обмоточное пространство), kзап - коэффициент заполнения катушки медью.
Площадь сечения катушки
Q=l·h=6.5·2=13 см2
Число витков обмотки
Определяем активное сопротивление обмотки
Мощность, рассеиваемая в катушке в виде тепла
Температура нагрева катушки Θ= Θ0+τ, где Θ0=400С - температура окружающей среды, τ - превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды.
где кто - коэффициент теплоотдачи катушки, для компаундированных катушек значение коэффициента необходимо увеличить на 5-8%, S - поверхность охлаждения катушки.
Таким образом, температура нагрева обмотки
Θ=40+4,95=44,95 0С
Допустимая температура нагрева катушки для выбранного класса нагревостойкости изоляции В составляет 1200С. Следовательно, катушка может работать в длительном режиме.
9) Рассчитываем катушку переменного тока, чтобы при максимальном рабочем зазоре электромагнит развивал такое же усилие, как и на постоянном токе (Fт~=Fт).
Из данного выражения определяем необходимую намагничивающую силу катушки переменного тока для создания заданного тягового усилия.
Полный ток в катушке можно разложить на две составляющие: Iw - реактивная составляющая (намагничивающий ток, создающий магнитный поток) и Ia - активная составляющая, компенсирующая потери в стали и вызывающая нагрев магнитопровода.
или
откуда выразим число витков при условии, что Iw=683.13 A.
Определяем диаметр провода
Ближайшее стандартное значение диаметра провода выбираем из таблицы 3.
Диаметр неизолированного провода d=0,38мм
Диаметр изолированного провода dиз=0,42м
Площадь поперечного сечения неизолированного провода qэл=0,1134мм2.
Определяем активное сопротивление катушки переменного тока:
10) Рассчитываем зависимость индуктивности катушки переменного тока от ве- личины воздушного зазора и строим зависимость L=f(δ).
Индуктивность катушки определяется, как L=w2·GΣ, где GΣ - суммарная проводимость всех воздушных зазоров, определенная в п.4.
Составляем таблицу по результатам расчета
|
δ·10-3, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
GΣ ·10-6, Гн |
1.598 |
0.3146 |
0,1863 |
|
L,Гн |
0,941 |
0,903 |
0,899 |
11) Рассчитываем зависимость тока в катушке переменного тока от величины рабочего зазора и строим график I=f(δ).
где R - активное сопротивление обмотки, X=ωL - индуктивное сопротивление обмотки.
|
δ·10-3, м |
0.5 |
2.75 |
5 |
|
L, Гн |
47,52 |
9,53 |
5,65 |
|
X,Гн |
14929 |
2994 |
1775 |
|
I, A |
0.015 |
0.073 |
0.124 |
Отношение максимального тока к минимальному
12) Рассчитываем тяговые характеристики на постоянном и переменном токе.
Рассчитываем тяговую характеристику на постоянном токе.
При δ=0,5 мм
При δ=2,75 мм
При δ=5 мм
Рассчитываем тяговую характеристику на переменном токе.
При δ=0,5 мм
При δ=2,75 мм
При δ=5 мм
Строим в одних координатах тяговые характеристики электромагнитов постоян- ного (Fт=) и переменного (Fт~) тока.