Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет - УПИ»
Кафедра «Электротехника и электротехнологические системы»
Исследование электромагнитных и тепловых процессов
в ЭТУ с помощью программы Elcut 4.2T
Лабораторные работы № 1,2,3,4,5,6.
Вариант №2
Выполнили:
Преподаватель: Фризен В.Э.
Екатеринбург 2005
Лабораторная работа № 1.
Исследование плунжерного электромагнита.
Цель работы.
Рассчитать магнитное поле в устройстве и тяговое усилие, приложенное к якорю при различных положениях якоря в диапазоне зазоров между якорем и сердечником от 5 до 0.5 см с шагом 0.5 см .Построить зависимость усилия от положения электромагнита при питании катушки постоянными и переменными токами. Произвести анализ работы устройства при различных вариантах питания катушки электромагнита.
Исходные данные:
μ=1(воздух и катушка)
I=1100000А/м2
Н,А/м |
460 |
640 |
720 |
890 |
1280 |
1900 |
3400 |
6000 |
В,Тл |
0,8 |
0,95 |
1,00 |
1,10 |
1,25 |
1,40 |
1,55 |
1,65 |
Для якоря
S,мм |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
Н²,А/м |
412250 |
307280 |
241180 |
190500 |
157410 |
128960 |
104630 |
84861 |
70017 |
μ*10³ |
1,17 |
1, 18 |
1,186 |
1,19 |
1,193 |
1,195 |
1,197 |
1,199 |
1,2 |
Для сердечника
S,мм |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
Н²,А/м |
5837 |
4596,1 |
3887 |
3282 |
2750 |
2289 |
2004 |
1721 |
1410 |
μ*10³ |
1,96 |
1,96 |
1,97 |
1,98 |
1,981 |
1,983 |
1,985 |
1,98 |
1,99 |
Зависимость усилий от положения якоря
S,мм |
постоянный ток F,Н |
переменный ток F,H |
0 |
399.25 |
797.75 |
0,5 |
294.18 |
531.08 |
1 |
233.21 |
432.18 |
1,5 |
193.36 |
358.11 |
2 |
165.19 |
311.86 |
2,5 |
143.8 |
271.48 |
3 |
126.86 |
238.09 |
3,5 |
112.91 |
206.67 |
4 |
103.62 |
197.95 |
4,5 |
89.97 |
149.28 |
Выводы:
1.При увеличении воздушного зазора напряженность магнитного поля как в якоре так и в сердечнике уменьшается.
2. При увеличении воздушного зазора тяговое усилие, приложенное к якорю, уменьшается.ния якоря
3. При питании переменным током тяговое усилие приложенное к якорю
больше, чем усилие возникающее при питании постоянным током.
Лабораторная работа № 2.
Тема: Вытеснение переменного тока в шине прямоугольного сечения, уложенной в паз электрической машины.
Цель работы: 1. Рассчитать картину распределения тока в пазу электрической машины для одного и двух проводников в пазу (двухвитковая катушка). Построить график распределения плотности тока по сечению проводника.
Исходные данные:
Относительная магнитная проницаемость стали µ=100
Относительная магнитная проницаемость медной шины и воздуха µ=1
Удельная электропроводность меди σ = 57000000 См/м
Суммарный ток в проводнике I = 600А
Для 5 Гц (первый рис.)
Для 50 Гц (первый рис.)
Для 100 Гц (первый рис.)
Для 250 Гц (первый рис.)
Для 500 Гц (первый рис.)
Для 5 Гц (первый рис.)
Для 50 Гц (первый рис.)
Для100Гц(первыйрис.)
Для 250 Гц (первый рис.)
Для 500 Гц (первый рис.)
Зависимости активного сопротивления и индуктивности от частоты.
R1, L1 – для одновитковой катушки.
R2, L2 – для двухвитковой катушки.
Вывод: На графиках плотности тока мы видим проявление skin – эффекта, который заключается в вытеснении тока к поверхности проводника на повышенных частотах.
В случае многовитковой катушки комплексное сопротивление выше комплексного сопротивления в случае одновитковой катушки.
С ростом частоты активное сопротивление катушки возрастает. Это связано с эффектом вытеснения, так как ток протекает по меньшему сечению. Индуктивность в этом случае падает. Это связано с изменением размеров контура интегрирования.
Лабораторная работа № 3.