ELECTROMAGNET DE CURENT CONTINUU

electromagnet de curent continuu

 

un electromagnet elevator in manta, de forma celui din figura 1, care la intrefierul sa dezvolte forta de atractie

Se dau: - tensiunea nominala , de c.c.

- temperatura ambianta

- supratemperatura admisibila

Se cer dimensiunile geometrice ale miezului si infasurarii, precum si datele infasurarii: sectiunea conductorului, lungimea si greutatea sa, numarul de spire, rezistenta electrica.

B= 1,3 T

Proiectarea unui electromagnet de curent continuu

Tema de proiectare

Sa se proiecteze un electromagnet elevator in manta, de forma celui din figura 1, care la intrefierul sa dezvolte forta de atractie

Se dau: - tensiunea nominala , de c.c.

- temperatura ambianta

- supratemperatura admisibila

Se cer dimensiunile geometrice ale miezului si infasurarii, precum si datele infasurarii: sectiunea conductorului, lungimea si greutatea sa, numarul de spire, rezistenta electrica.

Calculul de proiectare cuprinde urmatoarele etape:

a). Calculul preliminar

b). Proiectarea propriu-zisa a electromagnetului cu materiale standardizate, definitivarea desenului electromagnetului.

Fig. 1. Electromagnet elevator

a). Calculul preliminar

Se alege OL 37 drept material pentru confectionarea miezului magnetic. Caracteristica de magnetizare este prezentata in tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristica de magnetizare pentru OL 37

Se alege inductia in fier careia ii corespunde o permeabilitate magnetica relativa:

Se neglijeaza pentru inceput dispersia () si umflarea de flux in intrefier (), astfel incat prin aplicarea relatiei:

(1)

care da forta de atractie dezvoltata de electromagnet, se obtine suprafata totala a polilor electromagnetului:

(2)

Din considerente de utilizare rationala a miezului magnetic, suprafetele polilor interior si exterior se aleg apropiate ca valoare sau egale:

Rezulta:

Pentru calculul lui si este necesara determinarea dimensiunilor ferestrei electromagnetului (l, h). Se scrie relatia:

(3)

unde:    Q - sectiunea ferestrei

N - nr. de spire al infasurarii

I - curentul prin infasurare

q - sectiunea conductorului neizolat

j - densitatea de curent

- factorul de umplere al infasurarii

Se aleg valori uzuale : si .

Solenatia se calculeaza din relatia:

(4)

in valoare absoluta, in care se neglijeaza caderea de tensiune magnetica in fier.

Rezulta

(5)

unde , conform relatiei:

(6)

este un coeficient egal cu:

Se obtine:

Atunci:

Daca nu sunt restrictii de gabarit, l si h se aleg din considerente de incalzire.

Conform [1] supratemperatura medie, , a bobinei este:

(7)

unde: - rezistivitatea conductorului la temperatura maxima admisibila

transmisivitatea termica, cu valori in cazul considerat aproximativ intre 5-30 [1].

Notand supratemperatura maxima admisibila cu si punand conditia : rezulta (8)

Luand: si conductoare de cupru avand:

unde este coeficientul de crestere a rezistivitatii cu temperatura,

Rezulta   

si deci

Se calculeaza : ,

Lungimea medie a unei spire este:

Din ecuatia circuitului electric:

(9)

Rezulta numarul de spire:

(10)

Atunci sectiunea q a conductorului va fi:

(11)

si diametrul conductorului:

Lungimea totala a conductorului de bobinaj este:

iar masa bobinajului:

unde densitatea de masa a cuprului s-a considerat

Rezistenta bobinajului in stare calda:

Curentul prin infasurare:

Dimensiunile , se determina din conditia ca valoarea inductiei in jug sa nu depaseasca valoarea inductiei in coloane.

(12)

Cu acestea, principalele dimensiuni ale electromagnetului au fost determinate intr-o prima aproximatie.

b). Proiectarea propriu-zisa a electromagnetului

Se recalculeaza electromagnetul, tinand seama de dispersie si de caderea de tensiune magnetica in fier. Interfierul fiind relativ mic, se neglijeaza umflarea de flux in interfier.

In aceste conditii, fluxul principal este [1]:

(13)

iar conform acestei teme de proiectare, fluxul principal are valoarea:

Din ultimele doua relatii rezulta solenatia necesara pentru obtinerea fluxului in armatura mobila ce conduce la obtinerea fortei cerute prin enunt:

- permeanta de calcul

Reluctantele jugului si armaturii se pot considera relativ egale.

unde:

Rezulta:

Inlocuind marimile calculate se obtine solenatia recalculata: NI=2691 (Asp).

Considerarea pierderilor in fier si a dispersiei impune, asadar, o crestere a solenatiei de la 2000 Asp la 2424 Asp. Corespunzator noii solenatii se recalculeaza dimensiunile ferestrei electromagnetului:

Cresterea sectiunii ferestrei se realizeaza prin cresterea lui h, pentru a pastra, conform:

, temperatura maxima admisibila stabilita.

Rezulta pentru .

Conform , numarul de spire ramane acelasi, modificandu-se sectiunea conductorului, masa acestuia si rezistenta electrica a bobinajului :

Se alege pentru conductor diametrul standardizat:

rezultand o sectiune activa a conductorului:

Se recalculeaza:

masa bobinajului:

rezistenta electrica a bobinajului in stare calda:

curentul prin infasurare:

ANEXA

Desen la scara, cu chenar si indicator

Bibliografie

1. Constantinescu Luminita: Notite de curs