МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра электрических и электронных аппаратов

Расчет электромеханических устройств электромагнитного типа

по курсу

“Электромеханические системы”

Студент: Талов Д. С.

Группа: ТФ-6-08

Вариант: 90

Преподаватель: Попова Е. П.

Москва 2012

Введение

В настоящее время бурное развитие науки и техники не может обходиться без применения в различных отраслях промышленности электрических аппаратов – электротехнических устройств, предназначенных для управления потоками энергии (электрической, гидравлической, механической, тепловой и т. д.) служащих для:

- коммутации (включения, отключения и переключения) электрических цепей объектов, участвующих в получении, преобразовании, передаче, накоплении, хранении, распределении и потреблении электроэнергии;

- контроля и измерения параметров указанных объектов;

- управления технологическими процессами;

-регулирования (поддержания на неизменном уровне или измене­ние по определенному закону) параметров и процессов перечисленных устройств;

- защиты их от несанкционированных режимов работы;

- преобразования неэлектрических величин в электрические;

Успехи современного общества во многом определяются степенью автоматизации производственных процессов, которые невозможны без использования электрических аппаратов.

Рисунок 1 Принципиальная схема устройства

1-магнитопровод,

2-якорь,

3 -обмотка управления,

4-стоп.

Исходные данные

Номер варианта:

 = 2;  =1;  = 2; n_гр = 6; n_cт = 13

N=

Начальное электромагнитное усилие:

P_эн=

Жесткость возвратной пружины:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке. О3=6=> C=1,5 Н/мм

О3	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
С, Н/мм	1	2	3	4	5	6	1,5	2,5	3,5	4,5	5,5	6,5

Напряжение питания обмотки управления:

N/10=90/10=9 целых и 0 в остатке О4=0=> U_у= 4,5 В (± 20%)

O4	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Uy , В	4,5	6,3	9	12	18	24	36	48	110	220

Начальный рабочий зазор:

N/12=90/12=7 целых и 6 в остатке О5=6 => δ_н=64 мм =0,064 м

05	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
δн, мм	1	2	4	8	16	32	64	5	10	20	30	40

Конечный зазор:

δ_к =0,1∙δ_н* =0,1∙16= 1,6 мм =0,0016 м

Температура окружающей среды:

t_окр=35 ^оС

Максимальное превышение температуры провода обмотки управления: τ_доп=50 ^оС

Угол 2α=60°

Расчёт

1. Определение конструктивного показателя П_к

Для втяжных электромагнитов с коническими полюсами угол конусности вершины которых меньше 180^о используются приведенные значения:

_{Тогда конструктивный показатель будет равен:}

2. Определение индукции в начальном рабочем зазоре B_н

Поскольку П_к > 400 Н^0,5/м, то можно воспользоваться следующим соотношением:

Необходимо выбрать материал магнитопровода с индукцией в 1,5…5 раза больше найденной индукции B_н.

В

Рисунок 2 Кривая намагничивания

ыбираем сталь марки пермендюр с индукцией насыщения B_S=2,45 Тл. Почему выбран такой материал, будет объяснено далее.

3. Определение площади поперечного сечения магнитопровода и якоря

4. Расчет размеров магнитопровода и диаметра якоря

Рисунок 3 Схема магнитопровода и каркаса обмотки

Зададимся соотношением высоты сечения магнитопровода a к его ширине b:

Определим высоту сечения магнитопровода:

Определим ширину сечения магнитопровода:

Уточним площадь поперечного сечения магнитопровода:

Найдем диаметр якоря:

5. Расчет МДС, необходимой для проведения основного магнитного потока через воздушный промежуток

где – коэффициент учитывающий наличие паразитных немагнитных зазоров на пути основного, рабочего магнитного потока в начальном положении системы, а также влияние потоков рассеянья и возможное увеличение индукции в отдельных участках магнитной цепи.

6. Расчет МДС срабатывания устройства

Запишем энергетическое соотношение:

Выразим МДС срабатывания:

Магнитная проводимость для конусных поверхностей рассчитывается следующим образом [4]:

Гн

Найдем производную при :

Найдем МДС срабатывания:

7. Расчет рабочей МДС

Расчет производится по двум соотношениям:

и

где - коэффициент запаса.

Для дальнейших расчетов принимаем большее значение .

8. Расчет удельного электрического сопротивления провода обмотки при допустимом превышении температуры

где - удельное сопротивление провода обмотки при , - температурный коэффициент.

9. Определение размеров обмотки управления

Рис. 3 Схема обмотки управления

Отношение длины l_к обмотки управления к ее толщине h_к:

Найдем толщину обмотки:

Где - коэффициент теплоотдачи, а - коэффициент заполнения обмоточного пространства витками обмотки управления.

Найдем длину обмотки:

Принимаем толщину обмотки и длину обмотки .