Расчет электромагнита классическим методом

Расчётно – графическая работа

«Расчёт магнитных систем электромагнитов классическим и численным методами»

Выполнили:

Студентка группы EМ-132

Стоянова К.С.

Проверил:

Матющенко А.В.

Одесса 2016

Оглавление

Вступление. 3

Исходные данные для расчета Т-образного электромагнита. 4

Расчет электромагнита численным методом. 9

Выводы по результатам исследования. 16

Список литературы.. 17

Вступление

Чтобы хорошо спроектировать электрическую машину или другое электромеханическое устройство, необходимо знать распределение в ней электромагнитного поля. Особенно это важно при проектировании машин новых нетрадиционных конструкций, для которых накопленный опыт проектирования неприемлем. Ведь для того, чтобы правильно рассчитать геометрию и размеры магнитопровода, выбрать тип обмотки и ее число витков, получить возможно меньшие их массы и возможно больший КПД, необходимо знать поле в машине. Поэтому расчет электромагнитного поля, образованного токами обмоток, представляет собой одну из наиболее важных задач теории электромеханики. Эта задача в простейшем случае состоит в нахождении в поперечном сечении машины распределения индукции магнитного поля по заданным плотностям токов обмоток. В общем виде эта задача может быть решена на основе уравнений Максвелла.

В большинстве случаев аналитическое решение этой системы уравнений оказывается невозможным. Это связано главным образом со сложной формой границ области расчета и с нелинейностью свойств магнитных материалов в зависимости от индукции или напряженности магнитного поля.

В то время, когда вычислительная техника еще не получила такого как сейчас высокого уровня развития, при решении полевых задач принимались серьезные упрощающие допущения, позволяющие получать аналитическое решение, но точность этого решения во многих случаях была недостаточной. Тем не менее, эти решения, скорректированные с помощью эмпирических поправок, позволяли исследователям довольно просто осуществлять анализ работы самых разнообразных электромеханических устройств. В этом состоит основное достоинство аналитических методов расчета.

Наиболее подходящими методами для учета перечисленных выше факторов, а также учета нелинейности ферромагнитных свойств являются численные методы расчета магнитного поля. Численное решение уравнений поля, т.е. расчет поля на ЭВМ с помощью различных вычислительных программ, основанных, например, на методах конечных разностей (МКР), конечных элементов (МКЭ) и других, позволяет практически без каких-либо упрощающих допущений с высокой точностью рассчитать распределение поля в любом электромеханическом устройстве.

Исходные данные для расчета Т-образного электромагнита

Для выполнения расчета электромагнита заданы исходные данные:

• геометрические размеры электромагнита;

• характеристики катушек (протекающий ток и число витков),

• индукция в рабочем воздушном зазоре.

Таблица 1. Исходные данные

№ п/п	Электромагнит	w_k·I_k, A	L, мм	a, мм	В_δ, Тл
	А.2				0.7

Расчет электромагнита классическим методом

Рассмотрим магнитную систему T-образного электромагнита постоянного тока (рис. 1). Размеры приведены в миллиметрах.

Рис. 1. Сечение электромагнита

Индукция в воздушном зазоре составляет В_δ = 0.74 Тл. Ярмо и сердечник электромагнита изготовлены из стали 2211. В выполнении расчетов принимаем, что магнитный поток в воздушном зазоре равен потоку в сердечнике и ярме (потоками рассеяния пренебречь).

Ф_серд=Ф_ярма+Ф_δ

Толщина электромагнита составляет 20 мм.

Определим площади поперечного сечения частей магнитной системы:

S_ярма = a · L = 0.02 · 0.01 = 0. 0002 м²

S_серд = a · L =0.02 · 0.01 = 0.0002 м²

S_δ = a · L =0.02 · 0.01 = 0.0002 м²

Поток в воздушном зазоре:

Ф_δ =В_δ· S_δ= 0.7· 0.0002=0.00014 Вб Ф_серд=Ф_ярма=Ф_δ=0.00014 Вб.

Индукция в ярме и сердечнике:

Найдем средние напряженности для сердечника и ярма (используя кривую намагничивания Н = f(В) для стали2211).

H_ярма (0.7) = 107 А/М
H_серд (0.7) = 107 А/М

Магнитодвижущая сила (МДС) в участках (длина магнитных силовых линий определяется в соответствии с рис. 1):