2. 11. Расчет обмоток электромагнита постоянного тока Укладка обмотки в катушке электромагнита может быть шахматной, шаговой и в навал. В первом случае плотность


Скачать 105.69 Kb.
Название2. 11. Расчет обмоток электромагнита постоянного тока Укладка обмотки в катушке электромагнита может быть шахматной, шаговой и в навал. В первом случае плотность
Дата публикации06.08.2013
Размер105.69 Kb.
ТипДокументы
referatdb.ru > Математика > Документы
2.11. Расчет обмоток электромагнита постоянного тока
Укладка обмотки в катушке электромагнита может быть шахматной, шаговой и в навал. В первом случае плотность укладки привода будет наибольшей, в последнем – наименьшей. Плотность укладки определяется величиной коэффициента неплотности КН.

Число витков на единицу площади обмоточного окна находится по формуле:

,

где q – площадь поперечного сечения обмоточного провода.

Отсюда число витков в катушке электромагнита:

, (2.43)

где h и l – соответственно, высота и длина обмоточного окна.

Ток питания обмоток определяется известным соотношением:

J=q·j, (2.44)

где j – плотность тока.

Для электромагнитов, работающих в длительном режиме рекомендуемая плотность тока в медном проводе – 3 А/мм2, при повторно-кратковременном режиме 5 А/мм2 и при кратковременном 12 А/мм2.
Из (2.43) и (2.44) можно получить выражение для намагничивающей силы

JW = j·KH·h·l. (2.45)

Как видно из этого выражения, размеры обмоточного окна однозначно, с учётом коэффициента неплотности и плотности тока, определяют намагничивающую силу обмотки электромагнита. Электрическое сопротивление обмотки составляет:

,

где lcр – длина среднего витка, – удельное сопротивление материала обмоточного провода.

Напряжение питания:

.

На завершающей стадии расчёта определяется максимальная температура нагрева обмоток электромагнита. Температура нагрева зависит от соотношения между потребляемой мощностью и поверхностью. При нормальных условиях на 1 Вт потребляемой мощности должно приходиться (814) 10-4 м2.

Пример расчёта тягового электромагнита постоянного тока.

Задано: тяговая сила РЭ = 100 н; ход якоря  = 10 мм; площадь якорного наконечника S =4 см2; ток питания J = 2А.

1. В соответствии с формулой (2.41) число витков обмотки катушки электромагнита

.

2. Найдём диаметр обмоточного провода при условии длительного режима работы ( j = 3 А/мм2)

.

Выбираем из ряда стандартных диаметров d = 0,92.

3. Определим размеры катушки электромагнита, приняв КН = 0,7, для этого:

а) найдём площадь обмоточного окна

,

б) выберем следующие размеры обмоточного окна: h =30 мм, l = 100 мм,

отсюда размеры катушки: d = 24 мм, D = 84 мм, l = 74 мм.

4. Найдём длину l и сопротивление обмоточного провода:

длина среднего витка составляет:

,

отсюда

,

сопротивление провода

.

5. Вычислим напряжение питания электромагнита:

U = R = 2 12 = 24 (B).

Электромагнит, соответствующий расчётам, изображён на рис.15.

Т
ехнические данные некоторых электромагнитов постоянного и переменного тока приведены, соответственно, в табл.2.12 и 2.13.

Таблица 2.12

Тип

ПВ, %

Рт, Н

l, мм

РН, Вт

m, кг

tВТ, сек

tОТП, сек

МП 100

МП200

МП300

КМП2

КМП6

ВМ12

ВМ14

ВМ16

25

25

25

25

40

40

40

25

250

1000

2150

415

720

65

250

800

2

3

4

40

120

40

80

120

140

290

510

350

950

210

405

1200









23,5

1,5

7

3

0,12

0,25

0,4

0,4

0,4

0,8

1,6

23,5

0,1

0,2

0,35

0,1

0,1

0,2

0,6

1,0


Таблица 2.13

Тип

ПВ, %

МТ, н·м

МЯ. н·м

Я, град

РВКЛ, В·А

tВТ, сек

tОТП, сек

КМТЗА

КМТ4А

КМТ6А

КМТ7А

МО-100Б

МО-200Б

МО-300Б









40

40

40

350

700

1150

1400

550

4000

10000

125

240

460

520

50

360

920

50

50

60

80

7,5

5,5

5,5

19000

38000

85000

11000

2100

6800

17500

0,08

0,14

0,25

0,35

0,3

0,05

0,08

0,06

0,08

0,12

0,14

0,02

0,04

0,06



^ 2.12. Электромагнитные муфты
В современной технике в различного рода системах автоматического управления используются электромагнитные муфты. Широкая область применения муфт привела к большому разнообразию их видов и конструкций. По характеру связи между входными и выходными элементами муфты можно разбить на следующие группы:

  • с механической связью (фрикционные) – с электромагнитным и магнитоэлектрическим управлением;

  • с электромеханической связью (ферропорошковые) – электромагнитные и магнитоэлектрические;

  • со связью через поле (индукционные, гистерезисные, конденсаторные).

Н
а рис.16 изображена однодисковая фрикционная муфта с электромагнитным управлением. Двигатель привода 1 непрерывно вращает ведущий вал с диском 2. При вымоченном состоянии движение на ведомый диск 3 не передаётся, так как якорь 5 электромагнита за счёт возвратной пружины 4 находится в правом положении и межу дисками 2 и 3 существует воздушный зазор. При включении муфты ток, протекающий по обмотке электромагнита 6, создаёт магнитное поле и электромагнитную силу F , втягивающую якорь внутрь обмотки. Ведомый диск с валом прижимается к ведущему диску и начинает вращаться, передавая движение на объект управления 7.

Однодисковая муфта проста по устройству, но малоэффективна и практически нерегулируема по крутящему моменту. Этот недостаток в значительно степени снижен в многодисковых муфтах.

Крутящий момент, передаваемый муфтой вычисляется по формуле:

(2.41)

где fTp – коэффициент трения;

R – средний радиус поверхности трения;

m – число пар поверхностей трения;

Р – сила притяжения якоря муфты;

КЭ – коэффициент запаса по крутящему моменту.

Сила притяжения определяется из соотношения:

, (2.42)

где J – ток в обмотке управления;

W – число витков обмотки управления;

S – сечение магнитопровода;

 – величина зазора.

Переходной процесс при включении муфты можно разбить на три этапа. Первый этап начинается с момента включения муфты и заканчивается достижением якорем положения, при котором зазор между дисками оказывается равным нулю. Этот этап описывается следующей системой уравнений:

(2.43)

где U – напряжение питания;

r – сопротивление обмотки управления;

m – масса подвижных частей;

Fc – сопротивление движению диска;

FЭ – тяговая сила.

Второй этап начинается с момента соприкосновения поверхностей трения и заканчивается полным сцеплением. В течение этого этапа поверхности трения проскальзывают, а скорость ведущего вала уменьшается до тех пор, пока не сравняется со скоростью ведомого. Система уравнений, описывающих этот этап:

(2.44)

здесь J1 и J2 – моменты инерции, соответственно, ведущей и ведомой частей;

Мдв – момент развиваемый двигателем;

Мт -момент трения;

МН - момент нагрузки;

1, 2 – скорости вращения ведущей и ведомой частей.

Третий этап начинается после полного сцепления муфты и заканчивается разгоном всех вращающихся частей до номинальной скорости вращения. Этот этап описывается уравнением:

,

где ^ J – полный момент инерции вращающихся частей;

Мкр – крутящий момент;

Мс - момент сопротивления.

Муфта с электромеханической связью (ферропорошковая) изображена на рис.17. Пространство между полумуфтами 1 и 2 заполнено ферромагнитной средой 3, состоящей из смеси кремнистого железа и смазывающего вещества (тальк, графит), улучшающего проскальзывание полумуфт при холостом ходе. При подаче тока в обмотку 4 ведущей полумуфты 1 возникающее магнитное поле намагничивает отдельные частички железа, которые слипаются между собой, и вязкость среды 3 увеличивается. Ведомая полумуфта начинает вращаться. По мере увеличения тока в обмотке увеличивается сила вязкого трения и значение момента передаваемого на ведомый диск.
Таким образом, фрикционные муфты с вязким трением являются управляемыми, позволяющими плавно регулировать передаваемый вращающий момент, а следовательно и частоту вращения ведомого вала.

Крутящий момент, развиваемый муфтой, определяется:

(2.45)

здесь – отношение ширины сцепляющего слоя к среднему диаметру этого слоя;

'В = Кр·В – удельная сила сцепления, в которой принимают Кр=0,70,8;

В = (0,20,4) 105;

m –масса подвижных частей.

Величина·В является исходной при расчёте обмоток управления и параметров магнитной цепи.

Динамические свойства муфты находятся из анализа дифференциальных уравнений электрической цепи и моментов:

, (2.46)

, (2.47)

где L – индуктивность обмотки управления;

R – активное сопротивление обмотки;

Мн = z ·  – момент нагрузки, приведённый к ведомому валу;

z – коэффициент вязкого трения;

Мкр= с · i – крутящий момент.

Уравнение (2.47) может быть записано в виде:

,

подставив полученное таким образом значение i в (2.46), получаем уравнение нагруженной муфты:

, (2.48)

и ненагруженной:

(2.49)

Разделив уравнение (2.48) нагруженной муфты на Rz и подставив:

– электрическая постоянная времени;

– механическая постоянная времени;

– коэффициент передачи,

придём к виду:
.
Отсюда передаточная функция нагруженной муфты:

. (2.50)

Разделив уравнение ненагруженной муфты на JR после соответствующей подстановки, получим:

, .

Отсюда передаточная функция ненагруженной муфты:

. (2.51)
Муфта со связью через поле (асинхронная индукционная) изображена на рис.18. Ведущий вал 4 вращает индуктор, состоящий из магнитопровода 3 и катушки возбуждения 2. К индуктору через щётки 6 и контактные кольца 5 подводится во время работы постоянное напряжение. Возникающий магнитный поток замыкается через воздушный зазор и якорь 1. В результате взаимодействия токов, возникающих в якоре при вращении индуктора, и создаваемого его обмоткой 2 магнитного потока, возникает вращающий момент. Якорь начинает вращаться вслед за индуктором и вращать ведомый вал.

По принципу действия этой муфты необходимо, чтобы якорь вращался несколько медленнее, чем индуктор, так как в противном случае в якоре не будут индуцироваться токи и исчезнет вращающий момент.

Технические данные электромагнитных фрикционных муфт (МЭС), порошковых (МПБ), гистерезисных (НГБ), торможения (МЭТ) приведены в таблице 2.14.

Таблица 2.14

Тип

U, В

MН, Н·м

nН, об/мин

Мтр, Н·м

Рн, Вт

tвк=tотк, мс

Rобм, Ом

МЭТ 0,1/27

МЭС 0,1/27

МЭТ 0,1/110

МЭС 0,1/110

МЭТ 0,4/27

МЭС 0,4/27

МЭТ 0,4/110

МЭС 0,4/110

МЭТ 1,0/27

МЭС 1,0/27

МЭТ 1,0/110

МЭС 1,0/110

27

27

110

110

27

27

110

110

27

27

110

110

0,1

0,1

0,1

0,1

0,4

0,4

0,4

0,4

1,0

1,0

1,0

1,0

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

1000

500

500

500

500



0,003



0,003



0,01



0,01



0,02



0,02

5

5

5

5

7

7

7

7

10

10

10

10

40

40

40

40

60

60

60

60

150

150

150

150

170

170

2400

2400

100

100

1700

1700

70

70

1200

1200

МПБ-0,63-2

МПБ-1,6-2

МПБ-4-2

МПБ-10-2

МПБ-25-2

МПБ-40-2

МПБ-63-2

24

24

24

24

24

24

24

0,06

0,16

0,35

0,98

2,45

3,92

5,20

2000

2000

2000

2000

2000

2000

2000















12

25

60

100

120

150

180















170

192

144

115

82

68

60,5

МГБ-1,6-3

МГБ-1,6-12

МГБ-2,5-3

МГБ-2,5-12

МГБ-4-3

МГБ-10-6

24

24

24

24

24

24

0,16

0,16

0,25

0,25

0,4

1,0

300

12000

3000

12000

3000

6000













30

30

40

40

60

90

0,74

0,54

0,85

0,66

0,75

1,1

18

31,6

14,4

25,3

23

14,4

Похожие рефераты:

Какое действие оказывает магнитное поле на рамку с током? (Оказывает ориентирующее действие)
Одинаковые катушки включены последовательно в электрическую цепь постоянного тока. Катушка 1 без сердечника, в катушке 2 железный,...
Расчет сложной цепи постоянного тока”
Начертить схему согласно заданному варианту (источники тока включать параллельно заданной ветви)
Е848-М1 преобразователь активной мощности трехфазного тока
Предназначены для линейного преобразования активной мощности трёх- и однофазных, четырёх- и трёхпроводных цепей переменного тока...
Электрические цепи
Себя следующие основные разделы: линейные и нелинейные цепи постоянного тока, однофазного и трёхфазного переменного тока. Это пособие...
Однофазные полупроводниковые контакторы
Управляющее напряжение 5 – 24 в постоянного тока или 24 – 230 в переменного/постоянного тока
Тохогенераторы постоянного тока. Выходная характеристика
Регулирования частотой вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения с изменением напряжения якоря
Законы постоянного тока (расчет цепи)
Олимпиада по физике для студентов колледжей проводится областным методическим объединением преподавателей математики и физики
Короткие замыкания в электроустановках постоянного тока
Приведены методики расчета и экспериментального определения токов короткого замыкания в электроустановках постоянного тока. Описано...
Методические указания по изучению дисциплины по дисциплине «Электротехника»
Цель настоящего курса состоит в изучении теоретических основ электрических цепей постоянного и переменного тока, трёхфазных цепей,...
Методические указания по изучению дисциплины по дисциплине «Электротехника»
Цель настоящего курса состоит в изучении теоретических основ электрических цепей постоянного и переменного тока, трёхфазных цепей,...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза