6.2. Контрольные вопросы и задачи

6.2.1. Напишите формулы основных законов для магнитной цепи. Объясните каждую из входящих в формулы величин и приведите их единицы измерения. Приведите кривые изменения магнитной индукции и проницаемости магнитомягкого материала в зависимости от напряженности [1, с. 184-187]. Рассчитайте магнитную проводимость между двумя прямоугольными (20х30 мм) полюсами с зазором 10 мм. Опишите методы определения проводимостей с учетом выпучивания потока.

6.2.2. Нарисуйте потокораспределение для П-образного ЭМ [1, с. 190]. Изобразите кривые изменения разности магнитных потенциалов и потоков; объясните их. Определите индуктивное сопротивление обмотки ЭМ с двумя одинаковыми зазорами. Величина зазора 5 мм, размеры сечения стержня 24х32 мм, его длина 50 мм, удельная проводимость рассеяния 3 мкГн/м, число витков обмотки 2000, частота сети 50 Гц. Влиянием магнитного сопротивления стали пренебречь [1, с. 189-190].

6.2.3. Приведите схему замещения магнитной цепи П-образного ЭМ, поясните входящие в нее сопротивления [1, с. 196]. Рассчитайте МДС обмотки электромагнита [1, рис. 5.9], если поток в зазоре равен 0,001 Вб, разность магнитных потенциалов между точками 1 и 1'- 600 А. Сечение магнитопровода равно 600 мм²; длины участков стержней 30 мм, длина основания 50 мм. Удельная проводимость рассеяния 2 мкГн/м. Кривая намагничивания для стали марки 10 приведена в [11, с. 197].

6.2.4. Нарисуйте векторные диаграммы электромагнита переменного тока. Объясните все входящие в них величины [1, с. 200-203, рис.5.12, 5.13]. Рассчитайте ток в обмотке ЭМ переменного тока [1, рис. 5.10] при двух значениях зазора: 4 мм и 0,5мм (без учета выпучивания поля в зазорах). Площадь полюса равна 0,002 кв.м, приведенная проводимость рассеяния 0,1 мкГн. Число витков обмотки 700, активное сопротивление 50 Ом, частота 50 Гц, напряжение 220 В. Рассчитайте также поток в зазоре для обоих случаев.

6.2.5. Определите диаметр медного провода обмотки постоянного тока, необходимый для создания намагничивающей силы 600А при напряжении питания 110 В. Внутренний и наружный диаметры катушки 34 и 50 мм, ее температура 80 градусов. Какими должны быть число витков и общая площадь сечения обмотки, чтобы потери в ней не превышали 4 Вт [1, с. 206]? Приведите схему форсировки ЭМ и объясните ее работу [1, с. 230].

6.2.6. Определите число витков обмотки ЭМ переменного тока на напряжение 220 В, частотой 50 Гц, при котором создается магнитный поток 0,001 Вб, и выберите диаметр провода, учитывая, что МДС обмотки должна быть равна 400 А (амплитудное значение). Расчетную температуру обмотки примите равной 90 градусов, среднюю длину витка - 180 мм. Уточните после этого число витков, используя метод последовательных приближений. Объясните принцип действия короткозамкнутого витка и условие устранения вибрации якоря с его помощью [1, с. 221-223].

6.2.7. Рассчитайте силу тяги ЭМ постоянного тока при МДС обмотки 1200 А, 80% которой приходится на проведение потока через рабочий зазор величиной 3 мм. Диаметр полюса 50 мм. Расчет выполните по энергетической формуле [1, 5.57, 5.58] и по формуле Максвелла [1, 5.52] без учета влияния выпучивания потока в зазоре. Объясните методы расчета времени трогания и движения ЭМ постоянного тока при срабатывании [1, с. 226-228].

6.2.8. Определите площадь зазора в ЭМ переменного тока с двумя одинаковыми зазорами, необходимую для создания максимальной тяговой силы величиной 480 Н при амплитудном значении индукции в зазоре 1 Тл. Рассчитайте магнитный поток и число витков, необходимое для его создания при напряжении на обмотке 85% от номинального, равного 220 В. Влиянием активного сопротивления обмотки можно пренебречь [1, с. 209, 220]. Нарисуйте на одном графике типичные тяговые характеристики для ЭМ различных форм [1, с. 218].

6.2.9. Какое сопротивление должен иметь короткозамкнутый виток на расщепленном полюсе электромагнита переменного тока при величине зазора 0,06 мм и площади экранированной части полюса 200 мм², чтобы сдвиг фаз потоков был равен 65 градусов [1, с. 221-223, формула 5.70]. Рассчитайте поперечное сечение медного витка при его длине 66 мм и температуре 120 градусов. Объясните процессы, происходящие при отключении ЭМ постоянного тока. Как определить время отпускания [1, с. 229]?

6.2.10. Составьте электрическую схему замещения электромагнита, показанного на рис. 8; объясните физические процессы в электромагните после замыкания ключа К; определите индуктивность Lкатушки при начальном положении якоря (=5 мм) без учета магнитного сопротивления стальных участков магнитной цепи (R_мст=0), магнитных потоков рассеяния (Ф_s=0) и потоков выпучивания (Ф_в=0); постройте график изменения тока в катушкеi=f(t) после замыкания ключа К при неподвижном якоре; определите продолжительность электромагнитного переходного процесса при неподвижном якоре. Исходные данные: напряжение питанияU=100B, сопротивление катушкиR=100 Ом, количество витков катушкиw=1000, диаметр сердечникаdc=10 мм, ход якоря в точке А= 5 мм, сила пружины в исходном положении якоряFпр=1 Н, отношение плеч якоря ОА/ОВ=2, длина сердечникаl= 50 мм.

6.2.11. Определите время трогания ЭМ постоянного тока, если его намачивающая сила трогания равна 1250 А, проводимость магнитной цепи 0,45 мкГн, число витков обмотки 9900 и ее сопротивление 50 Ом. К обмотке приложено напряжение 110 В [1, с. 226]. Объясните кратко принцип работы ЭМ постоянного тока замедленного действия с короткозамкнутой обмоткой [1, с. 232-236]. В чем состоят отличия этой обмотки от короткозамкнутого витка, используемого в ЭМ переменного тока [1, с. 222-223]?

6.2.12. Что называется магнитной цепью? Дайте характеристику магнитной цепи электромагнита на рис. 9. Нарисуйте эпюры распределения потока в сердечнике Ф_с, потока рассеяния Ф_sи магнитных напряженийU_ммежду сердечниками. Определите величину магнитного потока Ф_в рабочем воздушном зазореэлектромагнита при намагничивающей силе катушкиIw=1000 А. Магнитным сопротивлением стали можно пренебречь. Размеры электромагнита:d_пн= 2,4·10^-2м;h_пн=0,3·10^-2м;l=5·10^-2м.

6.2.13. Что называется магнитной нейтралью? От чего зависит местоположение магнитной нейтрали в электромагните? Изобразите электрическую схему замещения электромагнита. Определите намагничивающую силу обмоткиIw электромагнита (рис.10). Величина потока в рабочем воздушном зазоре. Учесть магнитное сопротивление стали (магнитопровод выполнен из стали 10). Геометрические размеры электромагнита:d_пн=2,4·10^-2м;;;;;; ; .

6.2.14. Составьте схему замещения магнитной цепи без учета стальных участков магнитопровода и потока рассеяния для электромагнита переменного тока (рис. 11) и определите входящие в эту схему магнитные сопротивления при притянутом якоре. Геометрические размеры электромагнита: конечный рабочий зазор неэкранированной и экранированной частей полюса - ; паразитный зазор;;;;;;;;;;. Виток выполнен из латуни; температура нагрева.

6.2.15. Электромагнитное реле, электрическая схема которого приведена на рис. 12, содержит две обмотки - основную с параметрамиR₁,L₁и дополнительную с параметрамиR₂,L₂. Основная обмотка имеет количество витковw₁и подключается при помощи ключа К₁к источнику постоянного тока. Дополнительная обмотка с числом витковw₂при помощи ключа К₂замыкается накоротко. Сделайте анализ физических процессов в реле после замыкания и размыкания ключа К₁при замкнутом ключе К₂. Покажите качественную картину изменения магнитных потоков в реле. Определите продолжительность электромагнитного процесса после замыкания ключа К₁при неподвижном якоре реле (L=const) и разомкнутом ключе К₂, если МДС срабатывания составляет 70% установившегося значения. Определите предельное время срабатывания реле, если постоянная времени короткозамкнутого контура равна Т₂=20 мс. Временем движения реле пренебречь, а внутреннее сопротивление источника питания считать очень большим.

6.2.16. Охарактеризуйте аналитический метод расчета магнитных проводимостей зазоров без учета и с учетом потоков выпучивания. Определите суммарную магнитную проводимость рабочих зазоров между якорем и полюсами электромагнитного механизма, представленного на рис. 13.

Размеры полюсов: а = 2·10^-2м,b= 2·10^-2м,r= 2·10^-2м,= 0,06·10^-2м,= 15^о.

6.2.17. Опишите суть метода Роттерса для расчета магнитных проводимостей воздушных зазоров. Определите суммарную магнитную проводимость рабочих зазоров и удельную проводимость рассеяния прямоходового электромагнита, показанного на рис.14. Геометрические размеры электромагнита: = 0,1·10^-2м,d_пн= 2,4·10^-2м,h_пн= 0,3·10^-2м,h= 3,6·10^-2м,dc= 1,6·10^-2м.

6.2.18. Что такое проводимость рассеяния? Дайте характеристику методов расчета проводимости рассеяния. Определите суммарную проводимость воздушных зазоров и удельную проводимость рассеяния магнитной системы, приведенной на рис.15. Геометрические данные:d=1·10^-2 м,h_пн=0,3·10^-2м,d_пн=1,5·10^-2м,h=1,5·10^-2м, а_к=0,5·10^-2м,=0,5·10^-2м,b=1,6·10^-2м – ширина ярма (размер за чертеж),R_o=h+a_к+0,5d.

6.2.19. Как влияет форма торца якоря электромагнита с втягивающимся якорем на его тяговые характеристики? Определите проводимость воздушного зазора электромагнита с втягивающимся якорем, приведенным на рис. 16. Геометрические размеры: 2=60^о,=0,4·10^-2м,d= 3,3·10^-2м. Как изменится проводимость, если угол при вершине будет 2=180^о(якорь и стоп с плоским торцом).

6.2.20. Определите число витковw, диаметр проводаd, площадь сечения проводаS_пр, сопротивлениеRпри температуре θ=50^оС, токI, мощностьPи температуру нагрева θ_ккатушки электромагнита постоянного тока (рис. 17). Дано:Iw=450A– намагничивающая сила,U=110 В – напряжение питания,l_o= 48 мм,h_o= 11 мм.