Проектный оптимизационный расчёт ( на примере электромагнита клапанного типа постоянного тока)




Рассмотрим алгоритм решения задачи проектирования электромагнита на заданную статическую тяговую характеристику.

Степень совпадения расчетной и заданной тяговых характеристик зависит от соотношения геометрических размеров электромагнита, температуры обмотки, магнитного режима и может быть определена показателем

где - вектор, координатами которого являются относительные размеры, например, для электромагнита рис.1.9 это

;

где - коэффициент запаса по силе в -ой точке тяговой характеристики;

-расчетное значение силы в -ой точке;

- заданное значение силы в -ой точке;

- число точек заданной характеристики.

Исходя из условия однозначности задачи ее решение проведем при условии минимизации, например, одного из следующих критериев: масса электромагнита , мощность, потребляемая в установившемся режиме . Стоимость активных материалов .

С учетом сказанного задача может быть сформулирована следующим образом.

Определить значения геометрических размеров (рис.10.8), доставляющих минимум функции

       
   
 
 
 

 

 


Рис. 10.8. Эскиз электромагнита постоянного тока клапанного типа.

 

при ограничениях

Основным отличием алгоритма решения поставленной задачи от описанного выше для электромагнита подвеса является то, что после вычисления значения проверяется выполнение ограничений. При этом тяговое усилие находится по формуле

Если условие не выполняется, то методом крутого восхождения определяются новые значения , для которых находят геометрические размеры, соответствующие минимуму массы электромагнита.

Условием окончания процесса проектирования является определение геометрических размеров, реализующих минимум массы электромагнита, при изменении от начального значения до значения, определяющего минимум массы, с учетом одновременного выполнения

Процедура поиска оптимума предусматривает запоминание данных расчета на отдельных итерациях, когда отличается от минимального, но условия выполняется. Сравнение полученных данных позволяет выбрать наилучший вариант. Реализующий локальный минимум при выполнении ограничений.

По заданной тяговой характеристике определяются расчетные значения , задаются начальные значения вектора .Затем определяются размеры по формулам аналогичным (1.7)-(1.12):

определяется как ,

где

 

где - поправочный коэффициент.

Уравнение для электромагнита рис.10.8 имеет вид

Объемы активных материалов определяется как

.

Тяговые усилия задаются обычно при трех-пяти положениях якоря. Результаты проектирования электромагнитов при различных исходных зависимостях на минимум массы показывают, что степень совпадения рассчитанных зависимостей с заданными зависит от крутизны исходных характеристик. При резком нарастании тягового усилия при снижении зазора не удается получить необходимого приближения расчетных данных к заданным. Причина заключается в том что, исходные соотношения в силу принятых допущений не позволяют реализовать в одинаковой степени различные по форме заданные тяговые характеристики.

Основные размеры электромагнита, полученные при проектном расчёте необходимо уточнить с целью применения стандартного сортамента материалов, а также по конструктивным и технологическим соображениям. При этом поперечное сечение скобы магнитопровода должно быть не меньше поперечного сечения сердечника, по конструктивным соображениям (для увеличения жесткости) оно может быть и больше. Сечение якоря принимается равным сечению сердечника или на 10-30% меньше. Ширина якоря должна быть больше диаметра полюсного наконечника, длина якоря принимается по конструктивным соображениям, но при этом он должен немного выступать за полюсный наконечник (сердечник).

Зазор отлипания, если он необходим, может быть рассчитан по кривой размагничивания. У малых электромагнитов часто достаточно толщины гальванопокрытия (15 мкм) для надёжного отлипания якоря. У больших электромагнитов ставят специальные штифты или немагнитные пластины толщиной 0,1-0,4 мм.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: