Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Иркутский государственный технический университет

Энергетический факультет

Кафедра электропривода и электрического транспорта

Допускаю к защите

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

Электрические и электронные аппараты

Иркутск, 2008

Исходные данные

Разработать электромагнитный привод тормозного устройства электропривода.

1) Начальное тяговое усиление F-780Н

2) Ход якоря 4мм

3) Напряжение источника питания U-110В

4) Продолжительность включения ПВ% 40%

Предварительный расчет магнитной системы

При расчете силы тяги электромагнита может быть использована приближенная формула Максвелла , которая справедлива при определении электромагнитной силы, действующей между двумя параллельными плоскостями, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга, что с достаточной точностью соответствует однородному магнитному полю в рабочем воздушном зазоре электромагнита. В этой формуле согласно принятой системе единиц (СИ) сила выражается в ньютонах (Н), если индукция выражена в теслах (Т), площадь поверхности полюса в квадратных метрах, а магнитная проницаемость воздуха принята равной . В рассматриваемом типе электромагнита с внешним прямоходовым торцовым якорем магнитный поток дважды пересекает рабочий воздушный зазор и создает две силы притяжения: на центральном полюсе, на внешнем полюсе. Очевидно, что результирующая сила на якоре, передаваемая направляющим стержнем на пружину тормоза, .

Рис.1. Распределение магнитных потоков в электромагните

На рис.1 показано как распределяется магнитный поток в различных частях электромагнита под действием магнитодвижущей силы (МДС) обмотки. Толстыми линиями обозначены потоки: - магнитный поток центрального полюса; - магнитный поток внешнего полюса; - магнитный поток рассеяния, пересекающий обмотку в направлении радиуса; - магнитный поток рассеяния, проходящий через защитный кожух; - магнитный поток в основании (ярме); - магнитный поток в якоре.

Выбор материла сердечника

Сталь качественная конструкционная низкоуглеродистая марки 10, отожженная.

Рис.2. Кривая намагничивания В=f(Н)

Индукцию при отпущенном якоре выбираем 1,4Тл. Индукцию в воздушном зазоре выбираем в два раза меньше, т.е. 0,7Тл.

Для расчета площади центрального полюса (полюсного наконечника) - первой геометрической характеристики проектируемого электромагнита.

.

Магнитная индукция определяется, прежде всего, маркой материала деталей магнитной системы электромагнита.

Рис.3. Определение радиуса направляющего стержня

Определение радиуса направляющего стержня

.

Механические свойства некоторых сталей приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Механические свойства некоторых сталей

Допустимое напряжение смятия при действии знакопеременных нагрузок принимается в 2 - 3 раза (коэффициент запаса прочности) ниже предела текучести наиболее слабой детали (якорь, направляющий стержень).

,

-материал направляющего стержня, сталь углеродистая качественная 45х.

Передел прочности 598мПа

Предел текучести 353мПа

Расчет радиуса полюсного наконечника. После выбора индукции и расчета площади полюсного наконечника по формуле можно рассчитать его радиус по выражению

,

где - радиус полюсного наконечника; - радиус направляющего стержня.

Из этого выражения

.

.

Где -максимальная индукция в сердечнике при отпущенном якоре в пределах 0,8-1,2Т. Мы берем среднее значение 1,0Т.

При известной площади сечения внешний радиус стержня определяя

,

где - внешний радиус направляющей втулки, запрессованной в отверстие центрального стержня.

Расчет толщины полюсного наконечника

Рис.4 Определение толщины полюсного наконечника

Определение размеров обмотки

Определение площади сечения обмотки

выбираю среднее значение 1,07.

выбираю среднее значение 0,83.

коэффициент перегрузки по току зависящий от характера режима ПВ%.

J-плотность тока при продолжительном режиме, обычно в зависимости от условий охлаждений.

коэффициент заполнения обмотки пространства. Выбираю 0,6 из рис.5

Рис.5. Определение коэффициента заполнения обмоточного пространства

Коэффициент перегрузки по току рассчитывается по формуле:

.

Определение размеров сторон сечения обмотки. Стороны сечения обмотки и определяются из отношения .

В предварительных расчетах для электромагнитов с внешним притягивающимся якорем . Берем среднее значение “5”

Если выразить и использовать , то можно получить .

находим толщину якоря

.

Расчет толщины основания сердечника

Рис.6 Геометрическая модель магнитной системы электромагнита.

Проектирование и расчет обмотки электромагнита.

Расчет обмотки напряжения постоянного тока

,

где - номинальное напряжение источника питания; - сопротивление обмотки при рабочей температуре; - число витков обмотки.

,

где - удельное сопротивление материала обмоточного провода при температуре 0°С;

- рабочая температура обмотки - температурный коэффициент сопротивления материала провода; - длина среднего витка обмотки; - площадь сечения металла обмотки. Рабочая температура определяется выбранным классом нагревостойкости изоляции обмоточного провода (табл.1). Удельное сопротивление меди при 0°С 1.58· 10-8 Ом · м, алюминия - 2.62 · 10-8 Ом · м. Температурный коэффициент меди и алюминия 1/ °С.

Диаметр круглого провода без изоляции

.

Для принятой марки обмоточного провода выбирается ближайший стандартный диаметр провода без изоляции и устанавливается его диаметр с изоляцией . Определение число витков обмотки

.

магнит сердечник стержень обмотка

Так как диаметр круглого провода d=0,46 и используя эмалированный провод ПЭВ-1 диаметром с изоляцией d=0,465 и диаметром без изоляции d=0,425 учитывая, что укладку провода осуществили равномерно, выбираем коэффициент заполнения обмоточного пространства равным

,

Рабочая температура определяется выбранным классом нагревостойкости изоляции обмоточного провода (табл.1). Удельное сопротивление меди при 0°С 1.58 · 10-8 Ом · м, алюминия - 2.62 · 10-8 Ом · м. Температурный коэффициент меди и алюминия =0.004 1/ °С.

Подстановкой можно получить формулу для расчета .

.

Мощность потребляемая токовой обмоткой .

Тепловой расчет обмотки

Температура поверхности магнитопровода (корпуса)

Термическое сопротивление многослойной стенки

,

Эквивалентное сопротивление

Температура поверхности обмотки

.

Температура внутренних слоев обмотки выше температуры поверхности. Превышение может достигать 30%. Поэтому температура поверхности обмотки не должна быть не больше 70% допустимой по условию нагревостойкости изоляции обмоточного провода.

По закону Ома тепловой поток выражается формулой:

,

Список литературы

1) Электрические аппараты Москва 1988год. Чунихин А.А

2) Руководство по расчету к курсовому проекту Луконин А.А

Размещено на Allbest.ru