 |
В. Ю. Кожевников, С. Г. Калганова
|
|
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
В. Ю. Кожевников, С. Г. Калганова
Учебное пособие
для студентов направления
13. 03. 02 «Электроэнергетика и электротехника»
Cаратов 2020
УДК 621. 3. 07(075)
ББК 6П2. 1. 082
К58
Рецензенты:
Кафедра «Применение электроэнергии в сельском хозяйстве»
Саратовского государственного аграрного университета
имени Н. И. Вавилова
Кандидат технических наук, доцент
А. В. Львицын
Заместитель директора ООО «СЭПО-ЗЭМ»
Мазанов В. Н.
Одобрено
Редакционно – издательским советом
Саратовского государственного технического университета
имени Гагарина Ю. А.
Кожевников В. Ю.
К58 Расчет и моделирование электромагнитов постоянного тока в среде COMSOL MULTIPHYSICS: учеб. пособие / В. Ю. Кожевников, С. Г. Калганова. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2020. - 180 с.
ISBN 5-7433-
В учебном пособии содержатся методики расчета электромагнитов постоянного тока, являющихся важным элементом электрических аппаратов высокого и низкого напряжения. Рассмотрены задачи анализа и синтеза электромагнитов постоянного тока с помощью программно-технических комплексов COMSOL MULTIPHYSICS.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 13. 03. 02 «Электроэнергетика и электротехника».
Может быть полезна инженерно-техническим работникам электро аппаратостроения.
УДК 621. 3. 07(075)
ББК 6П2. 1. 082
©Саратовский государственный технический
университет имени Гагарина Ю. А., 2020
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
|
Введение. 5
1. Поверочный расчет электромагнита постоянного тока. 6
1. 1 Задачи поверочного расчета. 6
1. 2 Расчет магнитных проводимостей воздушных зазоров. 6
1. 3 Коэффициенты рассеяния и их определение для различных типов электромагнитов 8
1. 4 Методика расчета магнитной цепи по коэффициентам рассеяния. 11
1. 5 Расчет обмотки электромагнита. 13
1. 6 Определение превышения установившейся температуры обмотки над температурой окружающего воздуха. 15
1. 7 Расчет тяговой характеристики электромагнита. 17
1. 8 Определение времени трогания электромагнита. 18
2. Проектирование электромагнита постоянного тока. 20
2. 1 Исходные параметры проектирования. 20
2. 2 Выбор типа магнитной цепи. 20
2. 3 Определение геометрических размеров сердечника. 21
2. 4 Определение намагничивающей силы обмотки. 22
2. 5 Расчет параметров обмотки. 23
2. 6 Определение размеров магнитопровода. 24
2. 7 Окончательный расчет электромагнита. 24
2. 8 Расчет электромагнитных сил трогания и отпускания электромагнита постоянного тока. 25
3. Моделирование электромагнитного поля в воздушном зазоре магнитопровода с Помощью программы «COMSOL MULTIPHYSICS». 27
3. 1 Программный комплекс «COMSOL MULTIPHYSICS». Основные теоретические положения. 27
3. 2 Обзор основных типов задач. 28
3. 2. 1 Задачи магнитостатики. 28
3. 2. 2 Магнитное поле переменных токов. 29
3. 2. 3 Нестационарное магнитное поле. 29
3. 2. 4 Задачи электростатики. 30
3. 2. 5 Задачи растекания токов. 31
3. 2. 6 Расчет температурных полей. 32
3. 2. 7 3адачи теории упругости. 32
3. 3 Порядок проведения расчета магнитных полей электромагнита. 33
3. 4 Пример моделирования электромагнитного поля в воздушном зазоре магнитопровода. 33
3. 4. 1 Постановка задачи и исходные данные. 33
4. Варианты заданий. 44
4. 1 Задание на типовой расчет. 44
4. 2 Задание на курсовой проект. 44
4. 3 Пример типового расчета. 44
Заключение. 49
Список литературы.. 50
Приложения. 51
ВВЕДЕНИЕ
|
|
|
Электромагнитные механизмы очень широко распространены в технике. Это привело к большому разнообразию их конструктивных выполнений и к трудности единой методики их расчета.
Проектирование электромагнитного аппарата можно разбить на 4 этапа:
1. Выбор типа магнитной цепи.
2. Предварительный расчет, т. е. определение основных размеров электромагнита.
3. Поверочный расчет – расчет магнитной цепи электромагнита и уточнения параметров предварительного расчета; расчет обмотки и проверки ее теплового режима; расчет тяговой характеристики электромагнита; расчет контактов и контактных пружин; расчет возвратной пружины, определение времени срабатывания и отпускания электромагнита.
4. Конструирование всего устройства с учетом его применения и технологии производства.
Настоящее пособие состоит из трех частей.
Часть I содержит материалы для типового расчета и курсового проектирования при заданной геометрии магнитной цепи. В ней приведена методика поверочного расчета электромагнита постоянного тока.
а) величина начального воздушного зазора dн;
б) электромагнитная сила для начального положения якоря Fэн;
в) режим работы электромагнита (ПВ %).
Часть III – материалы расчета характеристик в программно-техническом комплексе COMSOL MULTIPHYSICS.
В IV части даны варианты заданий на типовые расчеты и курсовые проекты по курсу «Основы теории электрических аппаратов» и варианты заданий на курсовые проекты по курсам «Электромеханические аппараты автоматики» и «Электрические аппараты управления» и рассчитан в сокращенном объеме один вариант поверочного расчета электромагнита постоянного тока.
|
|
|
