Курсовая работа: Программный комплекс расчета и моделирования катушки управления электромагнита постоянного тока
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»
Кафедра электрических и электронных аппаратов
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Выполнила студентка: Куприянова Л.С.
1. Магнитодвижущая сила (МДС) обмотки управления (ОУ) ;
3. Температура окружающей среды 40
°С;
5. Размеры поперечного сечения сердечника магнитопровода ;
6. Вид исполнения катушки: на гильзе
;
Математическая модель обмотки управления электромагнита постоянного
тока.................................................................................................................. 4
Алгоритмы и программа расчета обмотки управления............................... 9
Расчет минимальных размеров обмотки управления................................. 17
Эскиз катушки управления........................................................................... 18
Расчет и выбор диаметра провода из стандартного ряда. Расчет параметров
ОУ в холодном состоянии............................................................................ 19
Расчет температуры нагрева ОУ. Расчет параметров ОУ в горячем
состоянии....................................................................................................... 19
Исследование зависимости потребляемой мощности ОУ от размеров
поперечного сечения сердечника магнитопровода (- 20%..+ 50% от заданного)
для МДС ОУ F
= const
,
температура нагрева ОУ Q=Q доп
............................. 20
Исследование зависимости потребляемой мощности и температуры нагрева
ОУ от размеров поперечного сечения обмотки управления ( l
/ h
=1..10) для
МДС ОУ F
= const
,
обмоточное окно Q
= const
............................................... 22
Заключение.................................................................................................... 24
Список использованной литературы........................................................... 25
Обмотки являются составной частью всех электромагнитов. Проходящий по обмотке управления (ОУ) ток создает магнитодвижущую силу (МДС), необходимую для возбуждения магнитного потока. Величина требуемой МДС определяется из расчета магнитной цепи.
Задача расчета ОУ заключается в том, чтобы получить такие обмоточные данные (диаметр провода d
, число витков W
и сопротивление обмотки R
), которые при заданном напряжении или токе обеспечивают необходимую МДС. При этом обмоточные данные и габариты ОУ выбираются таким образом, чтобы в процессе работы температура ОУ Q не превышала допустимого значения Q доп
: .
Превышение t температуры Q ОУ над температурой окружающей среды Q 0
рассчитывается по формуле Ньютона:
где Р
- мощность тепловых потерь, Вт; k
т
- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2
×°С); S
– площадь поверхности охлаждения, м 2
. Мощность тепловых потерь для случая постоянного тока
где I
, U
и R
– ток, напряжение и сопротивление ОУ.
Минимальные размеры ОУ находятся из условия допустимого нагрева обмоточного провода по формуле:
где U max
, U min
- максимальное и минимальное значения напряжения питания, В; F
– магнитодвижущая сила ОУ, А; ρ гор
- удельное сопротивление материала провода ОУ в нагретом состоянии, Ом×м; n
- коэффициент перегрузки по мощности; t доп
=(Q доп
-Q 0
) - допустимое превышение температуры ОУ, °С; k з
- коэффициент заполнения обмоточного провода; Q
- обмоточное окно, м 2
; l ср
- средняя длина витков ОУ. Данное выражение получается путем преобразования формулы Ньютона (1). Левая часть (2) характеризует мощность, выделяющуюся в ОУ; правая часть – теплоотдающую способность ОУ.
Величины, входящие в левую часть выражения (2), кроме коэффициента k
т
, также известны.
Рис. 1 - Расчетная модель обмотки управления
Коэффициент теплоотдачи зависит от температуры Q и площади охлаждаемой поверхности S
охл
:
Правая часть выражения (2) называется геометрическим параметром ОУ. Величины Q
, S
охл
и l
ср
являются функциями от длины l
и толщины h
ОУ.
Эквивалентная поверхность охлаждения ОУ
где S
н
,
S
вн
,
S
т
- площади наружной, внутренней и торцовой поверхностей охлаждения ОУ; a вн
= k
т,вн
/ k
т
, a т
= k
т,т
/ k
т
, где k
т
, k
т,вн
, k
т,т
, - коэффициенты теплоотдачи с наружной, внутренней и торцовой поверхностей ОУ. Коэффициенты приведения внутренней и торцовых поверхностей к наружной поверхности a вн
,
a т
(коэффициенты эффективности теплоотдачи с внутренней и торцовых поверхностей) являются опытными данными. Вообще, расчет коэффициента теплоотдачи не только с внутренней и торцовой поверхностей, но и с наружной, представляет большие трудности. На практике пользуются эмпирическими данными значений a вн
. При этом этот коэффициент косвенно учитывает также и теплоотдачу с торцовых поверхностей ОУ (т.е. в этом случае a т
=0). Согласно литературным данным […] он составляет для:
- катушек на пластмассовом каркасе - a вн
=0;
- бескаркасных бандажированных катушек - a вн
=0,9;
- катушек намотанных на металлической гильзе - a вн
=1,7;
- катушек намотанных на сердечнике - a вн
=2,4.
При расчете размеров ОУ электромагнитов постоянного тока обычно задаются соотношением k l
= l
/
h
=4...8. Таким образом, входящие в выражение (2) величины k
т
, Q
, S
охл
и l
ср
можно рассматривать как функции от h
: k
т
( h
), Q
( h
), S
охл
( h
)и l
ср
( h
). С учетом этого, толщину ОУ h
можно определить решением следующего нелинейного уравнения, получаемого на основании (2):
Диаметр обмоточного провода при заданной МДС ОУ F
и минимально допустимом напряжении питания U min
рассчитывается по формуле
Далее по сортаменту выбирается ближайший больший диаметр, находится для него коэффициент заполнения k
з
. Число витков ОУ вычисляется по формуле
Сопротивление ОУ в холодном состоянии
где ρ 0
.- удельное сопротивление материала обмоточного провода ОУ при температуре окружающей среды Q 0
.
Когда размеры и параметры ОУ (катушки) определены, требуется расcчитать температуру нагрева обмотки Q и сравнить ее с допустимой температурой нагрева обмоточного провода Q доп
. Расчет температуры нагрева ведется по формуле Ньютона (1):
Сопротивление ОУ в горячем состоянии
где ρ 0
- удельное сопротивление материала обмоточного провода ОУ при температуре окружающей среды Q 0
, a - температурный коэффициент сопротивления материала обмоточного провода при температуре окружающей среды Q 0
. Коэффициент теплоотдачи k
т
в выражении (13) также является функцией от температуры. С учетом этого на основании (13) получается нелинейное уравнение вида
Рис. 2 - Алгоритм расчета обмотки управления.
Рис. 3 - Расчет минимальной толщины ОУ (а)
Программа расчета обмотки управления.
const m0=4*3.1415926535897932385*0.00000010;pi=3.1415926535897932385;n1=33;
label 2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,15,16,25,26,20,29;
var F,Unom,Umax,Umin,dc,e1,e2,h,Sn,km,y1,y2,dh,dx,pgor,Tdop,T0,T,T1,Ta,Tb,
kz,Q,Soxl,lcp,km1,l,n,d0,m,avn,p0,a,hnp,Svn,ha,hb,z,dp,R,W,dci,e,P,Rxc,Rgc,
D1,D,K:array[1..n1] of real; i,j:integer;
F:=4800;Unom:=110;dc:=24*0.001;Tdop:=105;T0:=40;
n:=1;Umax:=1.15*Unom;Umin:=0.9*Unom;kz:=0.5;m:=5;
avn:=1.7; p0:=1.62*0.00000001;a:=4.3*0.001; d0:=dc+0.0001;
{Raschet minimalnih razmerov OU metodom polovinnogo delenia}
{write('vvedite ha:= ');readln(ha);
write('vvedite hb:= ');readln(hb);}
e1:=0.000001;e2:=0.000001; T:=Tdop;
if (Soxl>=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km:=2.1*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km:=3.6*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
y1:=sqr(Umax/Umin)*sqr(F)*pgor/n/km/t1dop/kz-Q*Soxl/lcp;
if (Soxl>=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km:=2.1*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01)and(Soxl<=0.5) then km:=3.6*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
y2:=sqr(Umax/Umin)*sqr(F)*pgor/n/km/t1dop/kz-Q*Soxl/lcp;
if abs(y2)=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km1:=2.1*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km1:=3.6*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
if abs((T1-T)/T1)=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km:=2.1*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km:=3.6*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
Rxc:=p0*(1+a*T0)*4*W*lcp/pi/sqr(dp);
Rgc:=p0*(1+a*T)*4*W*lcp/pi/sqr(dp);
if (Soxl>=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km1:=2.1*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km1:=3.6*(1+0.005*(T-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
if abs((T1-T)/T1)=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km1:=2.1*(1+0.005*(T1-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km1:=3.6*(1+0.005*(T1-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
if m=5 then textcolor (red) else textcolor (white);
writeln('l/h:=',m:2:0,'; Pp:=',Pp:5:3,'; Tk:=',T:6:2,'; Q:=',Q:6:5,'; h:=',
{Issledovanie zavisimosti potreblaemoi mosnosti OU ot razmerov poperechnogo
sechenia serdechnika magnitiprovoda (-20%..+50% ot dc=0.0024) dla MDC OU
F=const,temperatura nagreva OU T=Tdop}
writeln('zawisimost Pp ot dc=(-20%..+50%)dc dla F=const T=Tdop');writeln;
if (Soxl>=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km:=2.1*(1+0.005*(Tdop-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01) and (Soxl<=0.5) then km:=3.6*(1+0.005*(Tdop-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
y1:=sqr(Umax/Umin)*sqr(F)*pgor/n/km/t1dop/kz-Q*Soxl/lcp;
if (Soxl>=0.0001) and (Soxl<=0.01) then km:=2.1*(1+0.005*(Tdop-T0))/exp(1/3*ln(Soxl));
if (Soxl>0.01)and(Soxl<=0.5) then km:=3.6*(1+0.005*(Tdop-T0))/exp(1/5*ln(Soxl));
y2:=sqr(Umax/Umin)*sqr(F)*pgor/n/km/t1dop/kz-Q*Soxl/lcp;
if abs(y2)Курсовая работа: Программный комплекс расчета и моделирования катушки управления электромагнита постоянного тока
Курсовая Работа Внешний Долг России Бремя
Курсовая работа по теме Роль технопарковых структур в инновационной деятельности
Курсовая работа по теме Сотрудничество между Российской Федерацией и странами-участниками Содружества Независимых Государств
Курсовая работа по теме Себестоимость производства продукции растениеводства и пути её снижения в КУСХП 'Полота'
Реферат по теме История технологического образования в России
Реферат по теме Виконавча влада
Курсовая работа по теме Депрессия и одиночество в подростковой среде
Реферат по теме Боротьба за державну незалежність у 18 ст., стосунки України з Росією
Реферат: Правовий статус Товариства Червоного Хреста України
Психология Общения В Детском Возрасте Волков Реферат
Реферат: Производство никеля
Курсовая работа по теме Проектирование наружных ограждений
Реферат: Математические методы и языки программирования: симплекс метод
Племенная работа в птицеводстве
Курсовая работа по теме Лаборатория информационной безопасности: языковой аспект
Дипломная работа по теме Экофизиологическая роль фотопериодизма у растений
Отчет по практике: Технико-экономические показатели предприятия ООО "Чита-металлопрокат"
Эссе По Обществознанию Глобальные Проблемы Общества
Реферат по теме Пословицы и афоризмы как особый тип текста
Эссе Шоколадные Сигареты
Реферат: Об адаптации мирового опыта жилищного ипотечного кредитования в России
Контрольная работа: Особенности налоговой системы Германии
Шпаргалка: Направления антропологии