Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Ижевский Государственный Технический Университет

им. М.Т. Калашникова»

Приборостроительный факультет

Кафедра « Приборы и методы контроля качества»

Курсовая работа

«Моделирование и анализ динамических характеристик индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы»

Выполнил: Студент гр. Б06-091-1

Малинин М.А.

Проверил: д.т.н., профессор

Миловзоров Г.В.

Ижевск 2015

Содержание

Введение

Общая теория

Моделирование в программе «Multisim»

Расчет передаточной функции

Заключение

Список литературы

Введение

Магнитное поле - одна из форм электромагнитного поля. Его рассматривают как особый вид материи, посредством которого осуществляется связь и взаимодействие между движущимися электрическими зарядами.

Оно создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми моментами атомных носителей магнетизма. Поэтому везде, где существует движущийся электрический заряд или электрический ток, возникает магнитное поле (МП). Обнаруживают МП по его действию на движущиеся электрические заряды или вещества с собственным МП. Важным свойством МП является неограниченность в пространстве: по мере удаления от движущихся электрических зарядов поле значительно ослабляется, но конечных границ не имеет.

Для создания переменных, пульсирующих и импульсных магнитных полей в магнитной терапии широко используются индукторы в виде соленоидов, цилиндрических и нецилиндрических коротких катушек, электромагнитов с сердечниками различной конфигурации, выполненными из различных материалов. Любой источник магнитного поля обладает разными полюсами (N - северный, S - южный), имеет замкнутые силовые линии (принято направление от северного к южному). У источников переменного магнитного поля полюса меняются периодически в соответствии с изменением направления тока. Магнитное поле индуктора характеризуется вектором магнитной индукции В, вектором напряженности магнитного поля Н, градиентом магнитной индукции grade.

Общая теория

Основные типы применяемых в медицинской практике индукторов и характеристики, создаваемых ими полей.

Соленоид. Цилиндрическую катушку, состоящую из большого числа витков провода, образующих винтовую линию, называют соленоидом. Если витки расположены вплотную друг к другу, катушка представляет собою систему последовательно соединенных круговых витков одинакового радиуса, имеющую общую ось. При протекании по виткам тока образуется магнитное поле, силовые линии которого изображены на рис.1. Часть силовых линий проходит через обмотку. Линии магнитной индукции длинного соленоида (при L >>r, где L - длина катушки, r - радиус намотки) практически параллельны друг другу. Поле внутри такого соленоида равномерно и однородно. Направление вектора магнитной индукции определяется по правилу буравчика и совпадает с направлением оси X. Внутри длинного соленоида существует только аксиальная составляющая индукции Вх. Максимальное значение индукции Вх0 на оси имеет место в точке, лежащей на середине соленоида:

(1)

где I - ток, протекающий через катушку; N - число витков; - магнитная постоянная; - относительная магнитная проницаемость среды.

Распределение значений индукции практически равномерно по всей длине оси соленоида и снижается на концахдо значения (рис.1, в):

(2)

Для соленоидов конечной длины значение индукции на оси рассчитывается по формуле:

(3)

где

Плоская цилиндрическая катушка (короткий соленоид). Конструкция индуктора представляет собой цилиндрическую катушку, как правило, многослойную, имеющую длину, существенно меньшую по сравнению с диаметром. Поле симметрично относительно оси, неравномерно и неоднородно. Силовые линии поля короткой катушки показаны на рис.2, г. Вектор магнитной индукции имеет аксиальную Вx и радиальную Вr составляющие. Значение максимальной индукции Вх0 на оси в центре катушки со средним радиусом r находится из выражения:

(4)

а в произвольной точке х оси:

(5)

Распределение значений индукции Вх вдоль оси представлено на рис.2, в. Указанные значения и распределения индукции могут быть получены лишь в первом приближении и при условии, что размеры катушки а,b << r (рис.2, а). В этом случае катушка представляет собой кольцо, которое можно рассматривать как эквивалентный виток с током. Распределение значений аксиальной Вх и радиальной Вг составляющих вектора магнитной индукции показано на рис.2, б. Достаточно просто можно учесть геометрические размеры катушки, подставив в выражения (1), (2) вместо среднего радиуса r значение эквивалентного радиуса гэ:

(6)

Одной из разновидностей применяемых конструкций является плоская цилиндрическая катушка (рис.3) с радиусами rt, r2 и толщиной а << b = r2 - r1. Значение магнитной индукции такой катушки по оси рассчитывается по следующему соотношению:

(7)

Рисунок 2 Короткая цилиндрическая катушка: а) геометрия; б) распределение индукции Вх (кривая 1) Вг (кривая 2) по сечению; в) распределение индукции Вх по оси; г) силовые линии магнитного поля

Моделирование в программе «Multisim»

Рисунок 1 Схема

L= 200мГн

С= 1нФ

U= 2кВ

R=50Ом

Рисунок 2 Полученный сигнал

Расчет передаточной функции

Заключение

В данной курсовой работе была смоделирована схема в программной среде Multisim, на осциллографе был получен сигнал синусоидальной формы, и рассчитана передаточная функция индуктора при импульсном возбуждении синусоидальной формы в программной среде Mathcad.

индуктор синусоидальный импульсный возбуждение

Список литературы

1. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов/ Под ред А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. М.: Лаборатория Базовых знаний, 2000г. 376 с.

2. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей / Под ред Р.И. Утямышева и М. Враны. М.: Энергоатомиздат, 2003. 384 с.

3. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.: [Учебн. пособие]. Мн.: Медицина, 2001. 344 с.

Размещено на Allbest.ru