Курсовая работа: Расчет катушки электромагнитного аппарата при постоянном и переменном токе
Практические занятия №1,2
Тема: Расчет катушки электромагнитного аппарата при постоянном и переменном токе
Цель работы: Рассчитать обмоточные данные и размеры катушки электромагнита.
1. Конструктивный расчет при постоянном токе
/>
Исходные данные:
U = 24 (В)
Ф = 7,1 · 10-4 (Вб)
d = 30 (мм)
с = 28 (мм)
/>= 3,0 (мм)
/>= 2,2 (мм)
/>= 2,7 (мм)
H = 70 (мм)
a = 30 (мм)
в = 24 (мм)
Q = 300 (Н)
U1 = 127 (В)
U2 = 380 (В)
U — напряжение питающей сети;
Ф — магнитный поток в рабочем воздушном зазоре;
d — диаметр сердечника магнитопровода;
с, Н — параметры окна магнитопровода;
/>, /> — параметры каркаса;
/> — воздушный зазор (рабочий ход якоря);
а, в — размеры сечения якоря.
Ход работы:
1. Магнитная цепь содержит участки стального сердечника и якоря, а также воздушный зазор />, через который замыкается основная часть рабочего потока.
Сердечник магнитопровода имеет цилиндрическую форму; ярмо и якорь выполнены из стали одинакового прямоугольного сечения.
Намагничивающая сила:
/>, где
/> — напряженности поля на участках сечения сердечника, якоря и воздушного зазора соответственно, А/м.
1.1 Магнитная индукция в сердечнике по формуле
/>, где />, /> (Тл)
1.2 Определяем магнитную индукцию в якоре и ярме по формуле
/> (Тл), где />
/>
/> (Тл)
1.3 Определяем напряженности поля сечения сердечника и якоря
/>, />
/>
/>
1.4 Определяем значения напряженности поля в якоре и ярме и в сердечнике электромагнита по кривой намагничивания, соответствующие полученным значениям Вя и Вс.
Hя = 150 (Н ·А)
Hс = 200 (Н ·А)
1.5 Определяем полную намагничивающую силу по формуле
/>
/> (Н)
1.6 Определяем размеры катушки по заданным размерам магнитопровода
1.6.1 Определяем внутренний диаметр катушки по формуле
/>
/> (мм)
1.6.2 Наружный диаметр катушки d2 зависит от размера окна магнитопровода и ограничивается в пределах d2 />d />3, т.к в противном случае значительно возрастают потоки рассеяния
/>
/> (мм)
1.6.3 Определяем радиальный размер катушки по формуле
/>
/> (мм)
1.6.4 Определяем осевой размер катушки по формуле
/>
/> (мм)
1.7 Обмоточные данные катушки. Определяли геометрическое сечение катушки по формуле
/>
/> (мм2)
Т. к. фактически часть площадь окна магнитопровода занята изоляцией провода, то в расчет вводит так называемый коэффициент заполнения проводниками обмотки площади окна электромагнита kз.
/>, где
g — сечение провода, мм2
w — число витков катушки.
Для обмоточных проводов круглого сечения коэффициент заполнения обмотки изменяется в зависимости от диаметра провода.
При намотке катушек электромагнитных аппаратов наиболее употребительны медные провода с эмалевой изоляцией марок ПЭЛ и ПЭВ для температур до 105 и 125°С при продолжительном режиме работы аппарата.
1.7.1 Определяем среднюю длину витка катушки по формуле
/>
/> (мм)
1.7.2 Определяли сечение провода по формуле
/>, где
/> — удельное электрическое сопротивление меди для катушки в нагретом состоянии
/>,
/>
/>температурный коэффициент меди
/>
/>
1.7.3 Марка и ближайшее большее значение сечения в соответствии со стандартом на обмоточные провода
/>= 10 (мм2)
3.4 Для выбранной марки при известном диаметре провода находили соответствующее значение kз
kз = 0,83
1.7.4 Определяем число витков катушки по формуле
/>, /> (витков)
1.7.5Определяем электрическое сопротивление по формуле
/>, /> (Ом)
1.7.7 Определяем ток катушки по формуле
/>, /> (А)
1.7.8 Соответствие тока требуемой намагничивающей силе
/>, /> (Н)
Сравнили полученное значение со значением F, полученным в п.1.5
53,75 />54,525
1.7.9 Определяем фактическую плотность тока по формуле
/>, />, /> (А/мм2)
2. Конструктивный расчет при переменном токе
Исходные данные:
U = 220 В
Q = 300 H
--PAGE_BREAK--Q — усилие притяжения якоря электромагнита.
Размеры магнитопровода из предыдущего расчета.
2.1 Определяем магнитную индукцию по формуле
/>
/> (Тл)
2.2 Определяем магнитный поток по формуле
/>
/> (Вб)
2.3 Сделаем допущение
E />U; E = 4,44f (Фw) />/>
Отсюда определяли потокосцепление
Фw = U/4,44f
Фw = 220/4,44/>49,55 = 0,99
2.4 Определяем число витков катушки по формуле
/>
/> (витков)
2.5 Определяем значение напряженности поля в сердечнике по кривой намагничивания Hc
Hc = 200 (H ·А)
2.6 Определяем полную намагничивающую силу по формуле
/>
/> (H)
2.7 Определяем ток катушки по формуле
/>
/> (А)
2.8 Определяем сечение обмоточного провода по формуле
/>, исходя из того, что />
/> (мм2)
2.9 Выбрали ближайшее большее значение сечения в соответствии со стандартом на обмоточные провода и определяли диаметр провода
gн = 0,12 (мм2); D = 0,39 (мм)
2.10 Определяем размеры катушки согласно п.2 разд.1
d1 = 34,4 (мм); d2 = 81 (мм); В = 23,3 (мм); h = 64,6 (мм)
2.11 Рассчитываем активное сопротивление катушки по формуле
/>
/> (Ом)
2.12 Определяем падение напряжения в активном сопротивлении по формуле
/>
/> (В)
2.13 Для учета допущения по п.3. определяли поправку на число витков по формуле
/>
/> (витков)
Вывод: Рассчитал обмоточные данные и размеры катушки электромагнита.