Министерство образования и науки Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра ЭСА

Р Г Р №1

тема: «Аппараты автоматики»

по дисциплине: «Электрические аппараты»

выполнил: студент гр. ЭСА-07-2

Тимонов Игорь

Вариант №47

проверил: преподаватель кафедры ЭСА

Марилов Н.Г.

Краматорск, 2010г.

ЗАДАЧА №1

Задана намагничивающая сила электромагнита и геометрические размеры магнитопровода. Для заданных параметров магнитопровода требуется:

1. Расчитать магнитный поток Ф и силу тяги электромагнита.

2. Определить оптимальную проводимость воздушного зазора и оптимальное соотношение площади сердечника и длины воздушного рабочего зазора из условия накопления максимальной энергии в воздушном зазоре при заданной намагничивающей силе F. Сравнить и .

Рисунок 1 – Схема магнитопровода.

а, м	b, м	c, м	d, м	l, м	, м	, м	, м	F, А
0,01	0,25	0,017	0,017	0,08	0,0005	0,0002	0,00001	1250

Решение:

1. По заданным значениям магнитной индукции и напряженности построим кривую намагничивания стали магнитопровода:

В,Тл	0,22	0,75	0,93	1,02	1,14	1,28	1,47	1,53	1,57	1,61	1,64
Н,А/м	20	40	60	80	120	200	400	600	800	1000	1200

Рисунок 2 – Кривая намагничивания стали магнитопровода.

2. Вычислим параметрымагнитопровода:

Площадь сечения сердечника:

Площадь сечения ярма:

3. Задаваясь значениями индукции, определим магнитный поток и магнитное напряжение для каждого выбранного значения индукции:

Расчет для I точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для II точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для III точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для IV точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для V точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для VI точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для VII точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

Расчет для VIII точки:

Магнитный поток Ф равен:

Магнитное напряжение в сердечнике:

Магнитная индукция якоря:

Магнитное напряжение якоря:

Магнитное напряжение в ярме магнитопровода:

Напряженность нерабочих воздушных зазоров:

Магнитное напряжение в зазоре :

Магнитное напряжение в зазоре :

Суммарное магнитное напряжение:

4. Сведем полученные данные в таблицу и построим Вебер-Амперную характеристику для данного магнитопровода:

Ф×10-4, Вб	0	0,499	1,7	2,11	2,59	2,9	3,33	3,56	3,72
UmΣ, А	0	36,89	122,66	154,38	200,74	238,82	311,45	415,13	514,26

5. Определим расчетные напряжения в воздушном зазоре и в стали:

Примем масштаб: ;

Определим угол :

Где при малых зазора

Угол .

Расчетные напряжения в воздушном зазоре и в стали определяем по Вебер-Амперной характериске электромагнита:

6. Оптимизация конструкции электромагнита:

Площадь в масштабе магнитной энергии есть энергия, запасенная электромагнитом в воздушном зазоре. Для оптимизации конструкции электромагнита проведем линии . Изменяя угол наклона линии можно определить треугольник с максимальной площадью.

7. Определим силу тяги электромагнита:

8. Оптимальная и расчетная проводимость воздушного зазора:

Вывод: Таким образом, оптимальный вариант, когда угол α = 37^o . При этом сила тяги и оптимальная проводимость электромагнита снизятся.