3. Лабораторна установка

В лабораторній роботі досліджується електромагніт з нерозгалуженим магнітним колом, розміри якого вказано на рис.1 і, відповідно, в таблиці п.6. Магнітопровід електромагніта виконано із електротехнічної сталі 1212 (товщина листа 0,5 мм).

Для вимірювання магнітних потоків в різних перетинах за висотою і в екранованій ділянці магнітопровода намотано п ять вимірних котушок ( ), кінці яких за допомогою перемикача П2 (рис.5) почергово приєднуються до входу цифрового вольтметра V. Вимірні котушки виведено також на клемні затискачі 1-1, 2-2 і 3-3 для підключення на вхід двоканального електронного осцилографа.

Необхідний робочий повітряний проміжок встановлюється за допомогою каліброваних прокладок.

4. Розрахунково-графічна частина

4.1. Розрахувати розподіл магнітного потоку за висотою магнітопровода, індуктивність котушки і струм в ній без врахування магнітного опору магнітопровода для трьох значень повітряного проміжку і заданої напруги живлення (за вказівкою викладача).

4.2. За даними п.4.1 побудувати залежності I(δ ); L(δ); Ф(h).

4.3. Розрахувати магнітні потоки в екранованій і неекранованій частинах магнітопровода, кут зсуву фаз між ними, середні і мінімальні значення тягового зусилля електромагніта для заданих опору екрана, співвідношення площ і , трьох значень повітряного проміжку і заданої напруги живлення (як і в п.4.1).

4.4. Побудувати залежності P_с(δ) і P_min(δ).

Рис.5. Дослідна установка

5. Експериментальна частина

5.1. Визначити магнітні потоки в місцях розміщення вимірних котушок 3, 4, 5 при різних значеннях повітряного проміжку.

5.2. Визначити струм в котушці і індуктивний опір при різних значеннях повітряного проміжку (п.п. 5.1 і 5.2 виконуються одночасно).

5.3. Одержані результати п.п. 5.1 і 5.2 нанести на відповідні залежності п.4.2.

5.4. Дослідити вплив опору к.з. витка, співвідношення площ і , а також повітряного проміжку на мінімальне тягове зусилля P_min електромагніта, для чого експериментально визначити , ψ.

5.4.1. При мінімальному повітряному проміжку (екран охоплює більшу площу) для трьох значень опору екрана.

5.4.2. При заданому опорі екрана (екран охоплює більшу площу) для трьох значень повітряного проміжку.

5.4.3. При заданому опорі екрана і мінімальному повітряному проміжку для випадку, коли екран охоплює більшу і меншу площі полюса.

5.5. За даними п.п. 5.4.1-5.4.3 розрахувати потоки і середнє значення, амплітуду змінної складової та мінімальне значення електромагнітних зусиль між полюсами робочого повітряного проміжку. Результати розрахунків та вимірювань занести в таблицю.

5.6. За даними п.5.5 експериментально зняту залежність P_min(δ) порівняти з розрахунковою (п.4.4).

5.7. Проаналізувати результати експерименту та розрахунків і зробити висновки про можливі причини розбіжності експерименту та розрахунку, а також впливу окремих факторів (п.5.4) на мінімальне значення тягового зусилля P_min електромагніта.

6. Методичні вказівки

Варіанти виконання розрахунково-графічної й експериментальної частин наведені у таблиці 1.

Таблиця 1

Дані		EM-31		EM-32		EM-33
		1	2	1	2	1	2
δe, δн, мм	1	0,1	0,4	0,2	0,5	0,1	0,2
	2	0,2	0,2	0,3	0,3	0,2	0,3
	3	0,3	0,1	0,4	0,1	0,3	0,4
U, B		150	160	155	165	170	175

6.1. До розрахункової частини.

6.1.1. Розрахунок розподілу магнітного потоку за висотою магнітопровода, індуктивності котушки і струм в ній здійснити при допущенні, що поле розсіяння є плоскопаралельним, опір магнітопровода і втрати в ньому відсутні, а короткозамкнений виток знято.

Питому провідність розсіяння на одиницю висоти розрахувати за методом ймовірних шляхів потоку, нехтуючи провідністю між паралельними гранями, оберненими в різні боки, за формулою:

.

(1.16)

6.1.2. Магнітні провідності повітряних проміжків і розрахувати як для паралельних площин без врахування випучування.

6.1.3. Магнітні потоки в екранованій і неекранованій частинах магнітопровода визначити без урахування магнітного опору сталі за допомогою колових діаграм (рис.3).

6.2. До експериментальної частини.

До п.5.1,5.2. Результати досліджень доцільно занести в таблицю 2

Таблиця 2

Довжина повітряного проміжку δ1, мм
Результати експерименту
I, A
U3, B
U4, B
U5, B
Результати розрахунків
Фm1, Вб
Фm2, Вб
Фm3, Вб
Lexp, Гн
Lpозр, Гн

6.2.1. Амплітуди першої гармоніки потоків в місцях розташування вимірних котушок розраховуються за формулою

,

(1.17)

де – кількість витків і-ої вимірної котушки.

6.2.2. Середні значення тягових зусиль електромагніта розрахувати за формулою Максвелла

(1.18)

де – відповідно, площа і амплітуда першої гармоніки потоку відповідної частини полюса.

6.3. Розміри магнітопровода і обмоткові дані досліджуваного електромагніта (позначення див. рис.1, 3)

Таблиця 3

№ установки	Розміри електромагніта
	а, мм	b, мм	c, мм	h, мм	a1, мм	a2, мм	a3, мм	w	R, Ом
1
2

6.4. Результати експериментальних досліджень і розрахунків п.5.4 занести в таблицю 4:

Таблиця 4

Const	Var	Експеримент			Розрахунок
		U1, B	U2, B	ψ, град	Фm1, Вб	Фm2, Вб	Рсе, Н	Рсн, Н	Рmзм, Н	Рс, Н	Рmin, Н
δ= Se/Sн=	Re1
	Re2
	Re3
Re= Se/Sн=	δ=
	δ=
	δ=
δ= Re=	Se/Sн=
	Se/Sн=