Последовательность расчета и методические указания по расчету

1. Нарисовать схему распределения потоков ([1, с. 184, рис. 5-1]. Каждый студент по схеме должен ответить на вопрос, в каких сечениях магнитопровода поток наибольший, в каких – наименьший.

2. Рассчитать магнитные проводимости рабочих воздушных зазоров (с учетом выпучивания потока).

Так как система симметрична относительно вертикальной оси, то расчет магнитных проводимостей и магнитной цепи можно вести для одной ее половины.

Магнитные проводимости воздушного зазора проще всего определять методом разбивки поля на простые фигуры.

Левый зазор рассматриваемого электромагнита с фигура­ми проводимостей в трех проекциях показан на рис. 2.

Каждый студент должен сделать такой рисунок в масш­табе по размерам электромагнита своего варианта. Фигуры обозначены цифрами, соответствующими по порядку табл. 11, с. 295 [13]. Полная проводимость рабочего воздушного зазора

G = G₁ + G₇ + G₈ + G₉ + G₁₀ + 3(G₁₁ + G₁₃) + C₁₂ + G₁₄.

Причем для G₈ и G₁₀ l = b, а для G₇ и G₉ l = 2a + b.

Фигуры проводимостей на виде сверху в зоне внутренне­го угла полюса в более круп­ном масштабе показаны на рис. 3.

Рис.2. Левый зазор электромагнита с фигура­ми проводимостей

в трех проекциях

Следует иметь в виду, что в формуле для половины квад­ранта сферической (фиг.14) в работе [3] допуще­на опечатка. Следует читать

.

3. Рассчитать магнитные проводимости потока рассеяния. Фигуры проводимостей потока рассеяния показаны на рис. 4 в сечении А-А.

Полная проводимость поля рассеяния (для одной половины системы)

.

Причем толщина слоя плоскопарал­лельного поля рассеяния для этих фигур берется соответственно

Проводимость рассеяния, приведенная по потоку, .

4. Рассчитать коэффициент рассеяния (по потоку). Коэффициент рассеяния по потоку для рассматриваемой систе­мы

.

5. Определить производную магнитной проводимости ра­бочего воздушного зазора. Для нашего электромагнита при­ближенно можно считать

.

Рис. 3. Фигуры проводимостей на виде сверху в зоне внутренне­го угла

Рис.4. Фигуры проводимостей потока рассеяния в сечении А-А

6. По заданной силе тяги определить магнитное напря­жение, приложенное к рабочему воздушному зазору, потоки в магнитопроводе.

Падение магнитного напря­жения в рабочем воздушном зазоре электромагнита по из­вестной силе тяги можно най­ти по энергетической формуле (5-56) [1, с. 216].

Следует иметь в виду, что в задании дана суммарная сила тяги на два зазора, а расчет магнитной цепи ведется на один зазор. Составляющую си­лы тяги, создаваемую в такой системе потоками рассеяния, можно не учитывать.

По закону Ома для магнит­ной цепи по , и (IW) опре­деляется поток в зазоре Ф , а по рассчитанному в п. 4 ко­эффициенту рассеяния – мак­симальный поток.

7. Разбить магнитную цепь на участки (рис.5) и оп­ределить падение магнитного напряжения на стали (IW) .

Рис.5. Магнитная цепь, разбитая по участкам

Длины участков равны

.

При расчете предполагаем, что через все сечения якоря (участка длиной l₁) проходит поток воздушного зазора ; через все сечения участка длиной l₃ проходит максимальный поток , и поток на длине участка l₃ изменяется от до .

Приближенно можно считать, что магнитные свойства ста­ли марки 10895 по ГОСТ 11036-75 соответствуют магнитным свойствам стали марки Э.

Кривые намагничивания сталей марки Э и марки 10 при­ведены в работе [3, с. 259].

Если индукция окажется больше 2,ЗТл, то для стали 10895 и стали 10 напряженность магнитного поля можно прибли­женно определить по формуле

,

где H получается в А/м, если подставить в формулу В в Тл.

Искомая величина падения магнитного напряжения на стали равна

.

Здесь – средняя напряженность магнитного поля на втором уча­стке,

,

где – соответствует индукции в начале участка, создавае­мой потоком ; – соответствует индукции в конце участка, создаваемой потоком Ф_max

8. Искомая н.с. двух катушек определяется по выражению

.

9. Расчет катушки ведется по методике, описанной в [1, с.133-136, 150, 188, 205-270].

Необходимо определить:

а) поперечное сечение; диаметр провода по меди выбрать стандартный, например по табл. 14 -2 [31, с. 362]. Ка­тушка должна обеспечить требуемую н.с. при падении напряжения питания на 15% ниже номинального.

При расчете в формулу для поперечного сечения удельное электрическое сопротивление меди следует подставлять при температуре, допустимой для изоляции заданной марки про­вода. Класс нагревостойкости в зависимости от марки про­вода можно определить по табл. 14-1 [3, с. 361];

б) число витков катушки; коэффициент заполнения можно взять по рис. 14-4 [3, с. 368];

в) сопротивление катушки в нагретом состоянии;

г) ток горячей катушки и ток при напряжении на 15%^; ниже поминального;

д) создаваемую при этом токе намагничивающую силу;

е) ток при поминальном напряжении питания;

ж) мощность, потребляемую при номинальном напряже­нии; з) мощность, которую может отвести поверхность тепло­отдачи рассчитанной катушки при длительном режиме ра­боты. Ее можно определить по формуле Ньютона. Коэффи­циент теплоотдачи можно принять равным 10 Вт/м² °С;

и) определить, во сколько раз мощность, требуемая для создания заданной силы тяги, больше (или меньше) мощно­сти, допустимой для длительной работы. Сделать заключение о том, в каком тепловом режиме может работать рассчитанный электромагнит.