Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Промышленная электроника»

Индивидуальное домашнее задание

Расчет электромагнита постоянного тока

по дисциплине

«Электрические и электронные аппараты»

Руководитель: доцент Слукин А.М.

Исполнитель: студент Бельцов И. Б.

Группа ПЭ-401

Тольятти 2011

Содержание

1 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 3

2 ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ 4

2.1 Выбор материала сердечника 4

2.2 Расчет площади полюсного наконечника 4

2.3 Расчет диаметра полюсного наконечника 5

2.4 Расчет диаметра сердечника 5

2.5 Расчет толщины полюсного наконечника 5

2.6 Расчет размеров обмотки 5

2.7 Расчет размеров скобы 6

2.8 Расчет размеров сечения якоря 6

2.9 Выбор расстояния от скобы до сердечника 7

2.10 Расчет длины катушки 7

2.11 Расчет длины сердечника 7

2.12 Определение длины средних линий магнитного потока на всех участках магнитопровода 7

2.13 Выбор величины рабочего воздушного зазора 9

2.14 Выбор величин нерабочих зазоров 9

3 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТА 9

3.1 Составление электрической схемы замещения магнитной цепи 9

3.2 Расчёт магнитных проводимостей воздушных зазоров 10

3.3 Расчет магнитной цепи 13

3.4 Построение нагрузочных характеристик 19

3.5 Построение тяговых характеристик 19

3.6 Расчет катушки электромагнита 21

3.7 Расчет времени срабатывания электромагнита 22

3.8 Расчет коэффициента возврата по току 23

3.9 Определение массы электромагнита 23

4 ЛИТЕРАТУРА 24

1 ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать электромагнит постоянного тока клапанного типа со следующими исходными данными:

– род тока: постоянный;

– номинальное напряжение катушки U_НОМ: 12 В;

– класс изоляции: В;

– режим работы: продолжительный;

– температура окружающей среды t₀: 40^ОС;

– механическая характеристика представлена в виде таблицы 1.1.

Таблица 1.1 – Данные рабочих точек механической характеристики

Обозначение параметра	Единица измерения	Обозначение точки
		т.1	т.2	т.3	т.4
F	Н	188	94	47	5
	мм	0,1	3	3	5

По данным таблицы 1.1 была построена механическая характеристика, изображенная на рисунке 1.1.

Н

мм

Рисунок 1.1 – Механическая характеристика электромагнита

2 Проектный расчет

2.1 Выбор материала сердечника, скобы и якоря

В качестве материала для изготовления элементов магнитопровода электромагнита постоянного тока была выбрана низкоуглеродистая электротехническая отожженная сталь марки Э, характеристика намагничивания которой представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Характеристика намагничивания низкоуглеродистой электротехнической отожженной стали марки Э

2.2 Расчет площади полюсного наконечника

Площадь полюсного наконечника была определена по формуле:

м², (2.1)

где – расчетная электромагнитная сила, при которой срабатывает электромагнит, Н; принята равной расчетной критической противодействующей силе, определенной из соотношения:

Н; (2.2)

– коэффициент допуска по силе; принят равным 1,5;

=94 Н – сила, величина которой была определена по механической характеристике в той точке, где произведение максимальное;

– магнитная индукция, Тл; принята равной 0,65 Тл [2].

2.3 Расчет диаметра полюсного наконечника

Предварительно диаметр полюсного наконечника был рассчитан по формуле:

м. (2.3)

2.4 Расчет диаметра сердечника

Диаметр сердечника был определен из соотношения:

м. (2.4)

2.5 Расчет толщины полюсного наконечника

Толщина полюсного наконечника была определена из условия:

, (2.5)

при величине отношения , находящейся в промежутке от 0,1 до 0,3 для существующих конструкций.

была принята равной 3 мм и была произведена проверка отношения:

. (2.6) (2.7)

Видно, что величина отношения находится в требуемом промежутке.

2.6 Расчет размеров обмотки

2.6.1 Магнитодвижущая сила (МДС), необходимая для срабатывания электромагнита, была определена по формуле:

А, (2.7)

где – магнитная индукция в рабочем зазоре при отпущенном якоре, Тл; принята равной 0,3 Тл [2];

= – рабочий зазор в отпущенном (начальном) положении якоря, м;

=410^-7 Гн/м – магнитная постоянная.

2.6.2 Площадь сечения обмотки рассчитали по формуле:

м², (2.8)

где – коэффициент напряжения, учитывающий максимальное колебание напряжения в сети; принят равным 1,05;

– коэффициент напряжения, учитывающий минимальное колебание напряжения в сети; принят равным 0,9;

– плотность тока при продолжительном режиме работы, А/м²; принята равной 410⁶ А/м²;

– коэффициент перегрузки по току; для продолжительного режима работы принят равным 1;

– коэффициент заполнения обмоточного пространства; принят равным 0,7.

2.6.3 Стороны сечения обмотки и были определены из отношений:

м; (2.9)

м. (2.10)

2.6.4 Наружный диаметр обмотки был определен по формуле:

м, (2.11)

где , – толщины внутренней и наружной изоляции соответственно; приняты равными 2 мм.

2.6.5 Внутренний диаметр обмотки был определен по формуле:

м. (2.12)