Внутренний диаметр сектора
.
Постоянные величины сектора:
,
,
.
Координаты максимума :
.
Приближенные значения ширины окна под обмотку
,
.
Ширина полюса
Толщина полюсов
Плечо приложения силы ЭМ
.
Начальное значение высоты окна под обмотку
.
Средний диаметр зубцовой зоны
.
Перемещение якоря ЭМ при перемещении зубца ГЯ на расстояние
.
Начальный немагнитный зазор якоря ЭМ
Высота электромагнита
Величина
Площадь окна под обмотку
.
Площадь поперечного сечения стали магнитопровода
где при толщине пластины стали
Величина прямо пропорциональная изгибающему моменту:
Электромагнитный расчет ЭМ
Перегрев обмотки при расчетной температуре
.
Боковая поверхность обмотки
Величина находиться в интервале , поэтому, с учетом таблицы 1.2.1. коэффициент теплоотдачи при
,
При расчетной температуре
.
Сила тока обмотки
;
т.к. в фазе ТВШД два последовательно соединенных ЭМ, то напряжение на обмотке одного ЭМ .
Сопротивление обмотки при
Удельное электрическое сопротивление меди при
.
Средняя длина витки обмотки
Начальное значение сечения провода по меди
.
Выбрав медный обмоточный провод с высокопрочной двухслойной эмалевый изоляцией марки ПЭВ-2, по приложению 1 определяют: , , .
Начальной значение коэффициента заполнения окна медью
,
где - коэффициент укладки.
Сеченение провода по меди при первом приближении
По приложению 1: , .
Коэффициент заполнения окна медью
;
, то окончательно принимаются значения провода при первом приближении и находится плотность тока
.
Далее определяются:
число витков обмотки
;
МДС обмотки
;
Изгибающий момент ЭМ без учета магнитного насыщения стали и потока рассеяния
;
Начальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре
.
С учетом насыщения стали и магнитного потока рассеяния магнитную индукцию в воздушном зазоре выберем меньше , например, и рассчитаем магнитную цепь ЭМ.
Магнитный поток в воздушном зазоре
.
Магнитный поток рассеяния ЭМ через окно
.
Магнитный поток в сердечнике ЭМ
.
Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре
.
Напряженность магнитного поля в якоре при для листовой электротехнической стали толщиной марки Э-12 определяют по кривой намагничивания (Приложение 2) и составляет .
Магнитная индукция в сердечнике
Напряженность магнитного поля в сердечнике при определяют по кривой намагничивания стали Э-12 и составляет .
Средние длины участков магнитопровода ЭМ – сердечника и якоря:
,
.
МДС, необходимая для создания выбранного значения
МДС из расчета заданного перегрева обмотки IW=1278А.
Обе МДС почти равны, поэтому выбрано правильно.
Тяговое усилие ЭМ при начальном воздушном зазоре
.
Изгибающий момент
.
Аналогичные расчеты выполнены для других значений . Значения изгибающих моментов и высот ЭМ приведены в Табл. П3.1.
Таблица П3.1. Изгибающие моменты и высоты ЭМ.
8,6 | 8,6 | 3,5 | |||
0,066 | 0,09 | 0,1 | 0,11 | 0,13 | |
0,091 | 0,115 | 0,125 | 0,135 | 0,155 |
Из табл. П3.1. видно, что наибольший изгибающий момент 11 при высотах окна и электромагнита . Оптимальное значение больше начального значения в 1,5 раз. Поэтому точек наибольшего значения М можно проводить также следующим образом – расчет ЭМ проводят при предполагаемом оптимальном значении , а также при уменьшенных и увеличенных значениях его.
Некоторые электромагнитные и обмоточные данные ЭМ с наибольшим изгибающим моментом и начальным немагнитным зазором приведены в табл. П3.2.
Таблица П3.2. Электромагнитные и обмоточные данные оптимального ЭМ
1,19 | 10,08 | 0,85 | 1,57 | 0,85 |
Другие размеры и величины этого же ЭМ приведены в табл. П3.3.
Таблица П3.3. Другие размеры и величины оптимального ЭМ.
0,0142 | 0,0374 | 0,012 | 0,0236 | 0,0707 | 0,034 | 0,045 | 0,032 | 0,536 | 1,417·10-3 | 2,718·10-4 | 38,584·10-12 |
Проведем также расчетное исследование, показывающее на сколько процентов отличаются предполагаемые величины и , доставляющие максимум функции от действительных и . Результаты этого исследования показаны в таблице П3.4.
Таблица П3.4. Поиск , , .
0,0142 | 0,015 | 0,016 | |
38,584 | 38,965 | 38,502 | |
0,014 | 0,015 | 0,016 | |
38,686 | 39,117 | 38,58 | |
0,014 | 0,015 | 0,016 | |
38,891 | 39,271 | 38,607 | |
0,014 | 0,015 | 0,016 | |
39,022 | 39,299 | 38,483 | |
0,014 | 0,015 | 0,016 | |
39,053 | 39,193 | 38,239 |
Из табл. П3.4. видно, что , , и соответственно отличаются от значений , , т.е. отличие небольшое и предлагаемое определяемое , в начале расчета оправдано.
Ниже приведено определение тягового усилия ЭМ при конечном немагнитном зазоре , когда зубец ГЯ переместится вниз на расстояние .
Электрические и обмоточные данные соответствуют оптимальному ЭМ с (табл. П3.2.).
МДС обмотки
.
Значение выберем несколько большее, чем в табл. П3.2. из-за меньшего воздушного зазора, например, .
Магнитный поток в воздушном зазоре
Магнитный поток рассеяния ЭМ через окно
Магнитный поток в сердечнике ЭМ
Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре
Напряженность магнитного поля в якоре при по кривой намагничивания
стали(Приложение 2) .
Магнитная индукция в сердечнике
Напряженность магнитного поля в сердечнике по кривой намагничивания
МДС по расчету магнитной цепи
;
и близки по значениям, поэтому значение можно не корректировать.
Тяговое усилие ЭМ при
.
Изгибающий момент
Индуктивность обмотки и электромагнитная постоянная времени при :
,
,
.
Индуктивность обмотки и электромагнитная постоянная времени при :
,
,
;
Время такта
.
Период следования импульсов напряжения(тока):
при шеститактной коммутации
;
при восьмитактной коммутации
;
при четырехтактной коммутации
.
Момент и мощность на валу ТВШД
Средний диаметр зубцовой зоны
.
Число зубцов Ж. В.
,
Число зубцов ГЯ
Угловая скорость перемещения волны деформации
угловая скорость вала
Передаточное отношение
частота вращения вала
.
время полного оборота
Результирующая электромагнитная сила на каждом такте коммутации
Результирующая электромагнитная сила в зубцовой зоне
Момент на валу
Мощность на валу
Расчет зависимостей i(t), u(t), p(t).
Результаты расчетов вышеуказынных зависимостей сводят в табл. П3.5.
Табл. П.3.5. Мгновенные значения i, F, n, p.
, Н | , м | , А | , В | , Гн | , А | , с | , с | , В | , В | , В | , В | , ВА | |
a’ | 1·10-3 | 0,425 | 0,65 | 0,042 | 2,682 | 0,206 | 2,682 | ||||||
b’ | 1,082·102 | 0,69·10-3 | 0,53 | 5,34 | 0,837 | 0,595 | 0,084 | 0,084 | 5,929 | 0,089 | 0,562 | 11,831 | 6,27 |
c’ | 1,95·102 | 0,43·10-3 | 1,19 | 0,602 | 0,33 | 0,168 | 0,126 | 1,577 | 0,1175 | 1,110 | 14,687 | 17,48 | |
d’ | 2,164·102 | 0,2·10-3 | 1,19 | 0,62 | 0,336 | 0,168 | 0,018 | 0,127 | 12,127 | 14,43 | |||
e’ | 1,95·102 | 0,43·10-3 | 1,19 | 0,602 | -0,33 | 0,504 | 0,126 | -1,577 | -0,1175 | -1,110 | 9,313 | 11,082 | |
e’ | 1,082·102 | 0,69·10-3 | 0,53 | 5,34 | 0,837 | -0,595 | 0,588 | 0,084 | -5,929 | -0,089 | -0,562 | -1,151 | -0,61 |
q’ | 1·10-3 | 0,425 | -0,265 | 0,672 | 0,042 | -2,682 | =0,206 | -2,682 |
Вначале, для указанных положений якоря ЭМ, определяют величины первых пяти столбцов табл. П3.5.
Положение якоря ЭМ в т.
этому положению соответствует расчет ЭМ при воздушном зазоре и : Результаты расчет , .
Положение якоря ЭМ в т. и
Определение тягового усилия и индуктивности ЭМ при проводятся также, как при конечном воздушном зазоре и той
же величине МДС, поэтому расчет приводится без пояснения.
,
что близко к 1878А
Положение якоря ЭМ в т. и
.
Положение якоря ЭМ в т. и
Затем определяют приращение тока , времени , индуктивности , величины напряжений и общее напряжение и как алгебраическую сумму их.
Расчетные зависимости.
Зависимость F(t) показана на рис. 2.2.4 сплошной линией и близка к требуемой трапецеидальной зависимости; величины F соответствуют таблице П.3.5. в точках значения электромагнитных сил меньше силы в т. на 99%.
На рис. П.3.1 построены зависимости тока i(t), напряжения u(t) и мгновенной мощности P(t) по таблице П.3.5; по горизонтальной оси время кратно времени такта . На этом же рис. Показаны также средние значения мощности Рср, потребляемые электромагнитами зоны на такте коммутации, а также зависимости i2(t) для определения мощности потерь в обмотках – .
Как видно из рис. П.3.1 требуемая, из условия постоянства мгновенной угловой скорости перемещения волны деформации, форма импульса напряжения u(t) существенно отличается от однополярного импульса u п (t).