Методичні вказівки icon

Методичні вказівки




НазваМетодичні вказівки
Сторінка1/5
Дата28.05.2012
Розмір0.5 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4   5

Міністерство освіти І науки україни

кременчуцький державний політехнічний університет

Імені Михайла остроградського





методичні вказівки


ЩОдо ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ”

ДЛЯ СТУДЕНТІВ денної форми навчання

зі спеціальності 6.092200 – "ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ І АПАРАТИ"


кременчук 2007

Методичні вказівки щодо виконання курсової роботи з навчальної дисципліни “Електричні апарати” для студентів денної форми навчання зі спеціальності 6.092200 – "Електричні машини і апарати"




Укладачі: старш. викл. Г.Ю. Риков,

викл.-стажист Р.М. Донченко

Рецензент к.т.н., доц. А.І. Гладир


Кафедра електричних машин та апаратів


Затверджено методичною радою КДПУ імені Михайла Остроградського

Протокол №- _______ від _____________

Заступник голови методичної ради __________________ доц. С.А. Сергієнко




ЗМІСТ


Вступ ……………………………………………………………………………. 4

  1. Загальні положення та методичні рекомендації ………………………….. 5

  2. Методика розрахунку електромагніта …………………………………….. 6

    1. Загальна характеристика …………………………………………… 6

    2. Попередній розрахунок ядра електромагніта …………………….. 8

    3. Розробка конструкції електромагніта ……………………………... 13

    4. Проектний розрахунок основних параметрів електромагніта …... 16

    5. Знаходження проектних параметрів котушки ……………………. 19

    6. Розрахунок теплового режиму обмотки …………………………... 21

    7. Моделювання електромагніта в програмі ELCUT ……………….. 24

    8. Висновки …………………………………………………………….. 28

Список літератури ………………………………………………………………. 29

Додаток А Структура курсової роботи ………………………………………. 30

Додаток Б Оформлення титульної сторінки ………………………………… 31

Додаток В Бланк завдання на курсову роботу …………………………... 32

Додаток Г Вихідні дані для розрахунку електромагніта …………………… 34

Додаток Д Допустимі температури нагріву проводу обмотки …..………… 36

Додаток Е Параметри обмотувальних проводів ..…………………………… 37

Додаток Ж Криві намагнічування магнітних матеріалів ……………………. 38

ВСТУП




Методичні вказівки щодо виконання курсової роботи з навчальної дисципліни “Електричні апарати” призначені для студентів денної форми навчання зі спеціальності 6.092200 – "Електричні машини і апарати".


Курсова робота є підсумком самостійної роботи студента з використанням отриманих теоретичних і практичних знань і застосуванням їх на практиці.

Мета курсової роботи: формування, систематизація, закріплення, розширення теоретичних і практичних знань з навчальної дисципліни „Електричні апарати”, розвиток навичок щодо самостійної роботи, опанування методики дослідження й аналізу поставленого завдання.

Для розрахунку вибрано найбільш широко розповсюджений елемент електричних апаратів, який забезпечує їх надійне функціонування – електромагніт. Враховуючи достатню складність і об’ємність розрахунку магнітних кіл, пропонується інженерний метод розрахунку [8].

Запропонована методика на базі простих співвідношень для розрахунку магнітних кіл дозволяє отримати оптимальні завершальні результати шляхом введення ряду експериментально заданих параметрів.

Розробка електромагніта передбачає виконання попереднього розрахунку, який дозволяє знайти основні конструктивні параметри, і завершального проектного розрахунку, а також комп’ютерне моделювання магнітної системи електромагніта з метою перевірки отриманих даних.


^ 1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ


Перед початком виконання роботи необхідно вивчити загальні вимоги щодо обсягу, структури, змісту, оформлення і захисту курсової роботи [1, 3].

Розрахунок електромагніта (ЕМ) електричного апарата виконується в обсязі технічного проекту з розробкою ескізу конструкції електромагніта, розрахунком основних його елементів і технічних показників.

Курсова робота складається із розрахунково-пояснювальної записки й комплекту креслень. Обсяг розрахунково-пояснювальної записки 20-40 аркушів форматом А4. Графічний матеріал: креслення електромагніта на аркуші форматом А2 і картина магнітного поля електромагніта, отримана при моделюванні на персональному комп’ютері (ПК).

Структуру курсової роботи наведено у додатку А. Оформлення пояснювальної записки і креслень повинно відповідати нормам ЄСКД.

Зразок оформлення титульної сторінки наведено у додатку Б. Лист завдання на курсову роботу наведено у додатку В. Вихідні дані для розробки електромагніта наведено у додатку Г. Номер варіанту відповідає двом останнім цифрам залікової книжки студента.

Повністю оформлена курсова робота подається студентом керівникові; захист відбувається на кафедрі в присутності комісії, де, згідно з результатами перевірки та захисту, визначається кінцева оцінка.

У випадку необхідності, згідно із зауваженнями керівника, студент повинен до захисту внести в курсову роботу виправлення чи доповнення.


^ 2 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ЕЛЕКТРОМАГНІТА


Послідовність і методику розробки електромагніта, викладену в даних методичних вказівках, слід розглядати як рекомендовану, яка може бути скоригована розробником відповідно до набутого досвіду і нових методик розрахунку.


^ 2.1 Загальна характеристика

Незважаючи на простоту конструкції ЕМ, повністю врахувати всі фактори, що впливають на його роботу в аналітичній формі, придатній для інженерних розрахунків, надто складно. Це зумовлено складністю електромагнітних і теплових процесів. Пропонована для використання в курсовій роботі методика розрахунку ЕМ базується на використанні спрощених розрахункових формул, які забезпечують достатню точність за рахунок використання встановлених експериментально коректувальних і конструктивних коефіцієнтів. Рекомендовані значення цих коефіцієнтів слід вважати не безумовно точними, а навпаки, такими, що потребують подальшої оптимізації.

Конструкція ЕМ в основному залежить від умови забезпечення необхідної електромагнітної сили при певних умовах нагріву й охолодження котушки, тобто залежить від розмірів магнітопроводу, наявності робочих і неробочих проміжків, розмірів і обмоткових даних котушки. Інші елементи конструкції впливають на роботу ЕМ меншою мірою.

Введемо деякі характерні для прийнятої методики розрахунку поняття:

  • ядро ЕМ – частина ЕМ, що складається з втягуючої котушки, обхваченої нею частини магнітопроводу і полюсного наконечника;

  • визначальний розмір ядра ЕМ – діаметр осердя ЕМ;

  • розрахунок ядра ЕМ – знаходження розміру ядра й обмоткових даних котушки.


Передбачається три етапи розрахунку ЕМ:

1. Попередній розрахунок з використанням спрощених співвідношень для знаходження приблизних розмірів магнітопроводу, котушки, перерізу і числа витків обмотки.

2. Розробка за даними попереднього розрахунку конструкції ЕМ із застосуванням ряду емпіричних коефіцієнтів і параметрів.

3. ^ Проектний розрахунок ЕМ, який передбачає остаточне уточнення отриманих у попередньому розрахунку параметрів, геометричних розмірів, обмоткових даних, оцінку відповідності температурних і енергетичних параметрів існуючим нормам.

Розрахунку електромагніта повинен передувати аналіз кінематичної схеми механізму, з якою електромагніт з’єднаний, для встановлення результуючих характеристик протидіючих сил чи моментів, які необхідно подолати при русі якоря.

У результаті повинен бути встановлений проміжок за ходом якоря, при якому електромагніту доводиться розвивати найбільшу силу для подолання протидіючої сили навантаження . Такий проміжок прийнято називати критичним, а відповідну електромагнітну силу – критичною силою. Для забезпечення надійної роботи критична сила повинна дещо перевищувати відповідну цьому проміжку протидіючу силу:

,

де – коефіцієнт запасу, який беруть для найгірших умов експлуатації (понижена напруга при нагрітій котушці).

Значення критичної сили і критичного проміжку є основними вихідними даними для розрахунку ЕМ.

Крім того необхідно знати режим роботи ЕМ (довготривалий, короткочасний), вид струму, напругу , частоту , тип якоря ЕМ (прямоходовий, поворотний, обертовий), виконання котушки (струму, напруги; намотані на каркас, трубу, осердя, без каркасу та ін.).

У процесі виконання курсової роботи необхідно виконати наступний обсяг розрахунків:

  1. установити основні розміри ЕМ;

  2. розрахувати обмоткові дані котушки;

  3. розробити креслення електромагніта;

  4. установити максимальну температуру по перерізу котушки ЕМ;

  5. оцінити потужність, яку використовує ЕМ у робочому режимі, затрату активних обмоткових матеріалів, вагу ЕМ;

  6. побудувати модель ЕМ на ПК і порівняти результати розрахунку вручну і за допомогою моделі.


^ 2.2 Попередній розрахунок ядра електромагніта

2.2.1 Для проведення розрахунку необхідно задатися деякими параметрами і безрозмірними коефіцієнтами попереднього розрахунку:

а) вибрати виконання котушки, клас її ізоляції та відповідно до цього допустиме перевищення температури котушки відносно температури навколишнього середовища (додаток Д);

б) при нормованій температурі навколишнього середовища допустима температура котушки

.

      1. Відповідно до прийнятих значень і знаходимо:

а) коефіцієнт тепловіддачі із зовнішньої поверхні котушки, [8]:

;

б) питомий опір проводу нагрітої котушки:

,

де – питомий опір мідного провідника при ; – температурний коефіцієнт;

в) коефіцієнт теплообміну з внутрішньою поверхнею котушки

,

де – коефіцієнт теплообміну між внутрішньою поверхнею котушки і осердям, який залежить від виконання котушки: – для котушок, які мають ізоляційний каркас, що мало проводить тепло; – для котушки без каркасу, з бандажем; – для котушки, намотаної на трубу; – для котушки, намотаної на осердя.

2.2.3 Використовуючи накопичений досвід проектування, необхідно за табл. 2.1 вибрати значення безрозмірних конструктивних коефіцієнтів

, , ,

де – розрахункова ширина котушки без ізоляційних прокладок; – розрахунковий діаметр осердя ЕМ; – розрахунковий діаметр полюсного наконечника.


Таблиця 2.1 – Рекомендовані значення конструктивних коефіцієнтів

Виконання ЕМ

Постійний струм

Змінний струм

Параметр

без полюсного наконечника

з полюсним наконечником



0,4 – 0,6

0,7 – 0,9

0,5 – 0,8



2,0 – 8,0

4,0 – 7,0

2,0 – 4,0



1,0

1,6 – 2,0

0,8 – 2,0


2.2.4 Обчислити попереднє значення коефіцієнта заповнення вікна котушки металом проводу

,

де – розрахункова площа перерізу проводу обмотки, ; – розрахункове число витків обмотки; – розрахункова висота котушки без бокових ізоляційних кілець, см.

Коефіцієнт заповнення залежно від марки проводу і способу його укладання. Далі потребує уточнення.

Задаємося можливим зниженням напруги у мережі .

Задаємося можливим зниженням магнітного потенціалу в сталі та в неробочих проміжках, тобто зниженням магніторушійної сили (МРС) :

,

де – МРС, що припадає на основний робочий проміжок.

У раціонально побудованих конструкціях спад МДС у сталі магнітопроводу складає 10 – 20%, а в неробочих повітряних проміжках 5 – 10% від повної МРС котушки.

2.2.5 Розрахунок ядра електромагніта:

а) розрахункове значення індукції у повітряному проміжку можна отримати [8], використовуючи безрозмірні конструктивні коефіцієнти для конкретної системи ЕМ:

,

де і – коефіцієнти, що враховують особливості системи ЕМ: для прямоходового , ; для поворотного , ; – параметр, який знаходиться як

. (2.1)

Значення індукції , як правило, знаходиться в межах ;

б) у зв’язку з наявністю полюсного наконечника відбувається „випинання” магнітного потоку в проміжку (силові лінії поля виходять не тільки з горизонтальної площини полюсного наконечника, але і з його боків). Значення коефіцієнта „випинання”, який враховує це явище для ЕМ даного типу, знаходиться за формулою:

, (2.2)

де – параметр конструкції ЕМ.

Визначальний розмір ядра електромагніта можна знайти [8] із залежності:

. (2.3)

Оскільки загальний розв’язок (2.2) і (2.3) достатньо громіздкий, необхідно використати графоаналітичний метод, для чого провести розрахунок і, задаючись довільними значеннями , побудувати графік залежності

. (2.4)

Результати розрахунку звести в таблицю 2.2.


Таблиця 2.2 – Таблиця точок графіка







































































За розрахованими даними побудувати залежність (2.4) і на отриманій кривій, інтерполюючи, знайти значення , яке відповідає заданій величині , що дозволить отримати визначальний розмір ядра ЕМ, см:

.

2.2.6 Визначення основних параметрів ядра ЕМ.

1) габарити ядра ЕМ: ширина котушки ; висота котушки ; діаметр полюсного наконечника ;

  1. параметри котушки.

Необхідна МРС

, (2.5)

де – коефіцієнт: для прямоходового ; для поворотного .

Переріз проводу обмотки, см2:

, (2.6)

де – коефіцієнт: для прямоходового ; для поворотного .

Діаметр проводу (розрахунковий), см:

.

Вибирають найближчій розмір проводу (додаток Е): діаметр по міді , діаметр по ізоляції (фактичний) , переріз по міді (фактичний).

Число витків:

, (2.7)

де – кількість котушок: для прямоходового ; поворотного .

Результати попереднього розрахунку слід звести в таблицю 2.3.


Таблиця 2.3 – Результати попереднього розрахунку ЕМ (тип)

Основні розрахункові параметри

Одиниці виміру

Значення

Критична сила

кг




Критичний проміжок

см




Визначальний розмір ядра

см




Індукція в повітряному проміжку






































Магніторушійна сила

Ампервитки




Виконання ізоляції котушки







Виконання котушки







Діаметр проводу

см




Число витків

витки





  1   2   3   4   5

Схожі:

Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до проведення семінарських та практичних занять з курсу «Методика викладання у вищій школі» для студентів спеціальності 050201 «Менеджмент організацій» окп «Магістр»
Методичні вказівки до виконання дипломної роботи спеціаліста: підготовка, написання, захист. Методичні вказівки / Упор. Ґудзь П....
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ²Міжнародний маркетинг² для студентів напряму...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Менеджмент в енергетиці» для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення матеріалу, індивідуальні завдання та методичні вказівки до їх виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ²Менеджмент персоналу² для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до їх вивчення, контрольні питання для самоперевірки, що наведені після кожної теми дисципліни, методичні вказівки до виконання контрольної роботи
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Економіка енергетики" для студентів напряму...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до їх вивчення, контрольні питання для самоперевірки, що наведені після кожної теми дисципліни, методичні вказівки до виконання контрольної роботи
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни "Економіка та фінанси підприємства" для студентів...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до вивчення тем, перелік розділів, що виносяться на самостійне опрацювання студентів, варіанти індивідуальних завдань, перелік літератури. Методичні вказівки укладені з урахуванням вимог державного освітнього стандарту
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни “Страховий менеджмент” для студентів спеціальності...
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення тем, передбачених програмою дисципліни «Mенеджмент», завдання до контрольної роботи та методичні вказівки до її виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Mенеджмент» для студентів напрямів 050502 –...
Методичні вказівки icon2765 Методичні вказівки
Методичні вказівки до практичних та самостійних занять з курсу «Методи синтезу та оптимізації» для студентів
Методичні вказівки iconМетодичні вказівки
С. С. Душкін, Т. О. Шевченко методичні вказівки для проведення практичних занять, лабораторних робіт
Методичні вказівки iconФінанси І кредит методичні вказівки
Методичні вказівки по проведенню практичних занять з дисципліни «Банківські операції»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи