Sa seze instalatia de deformare magnetica destinata ansamblarii componentelor borna si isolator ceramic din constructia sigurantelor fuzibile

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze instalatia de deformare magnetica destinata ansamblarii componentelor borna si isolator ceramic din constructia sigurantelor fuzibile, avand cunoscute urmatoarele date nominale:

Energia necesara deformarii    ;

Frecventa curentului de descarcare ;

Inductanta bobinei de lucru ;

Numarul de spire N=12

Rezistenta circuitului de descarcare ;

Materialul piesei de deformat : Alama.

Se vor calcula urmatoarele marimi:

1. Valoarea maxima a curentului din circuitul de descarcare;
2. Valoarea tensiunii de alimentare a circuitului;
3. Valoarea maxima a inductiei produsa de curentul de descarcare;
4. Valoarea maxima a presiunii mecanice aplicata la suprafata piesei;
5. Adancimea de patrundere;
6. Inductivitatea bobinei de lucru;
7. Forta de intindere a spirelor bobinei.

Se va realize un program automat de calcul folosind Matlab pentru a se obtine:

Graficul de variatie al curentului prin bobina;

Graficul de variatie al presiunii mecanice pe grosimea piesei;

Influenta parametrilor circuitului asupra valorii maxime a presiunii mecanice;

Influenta tipului de material asupra parametrilor calculati;

Corelarea grosimii piesei cu valoarea frecventei;

PREZENTARE

Deformarea magnetica este o forma de energie care foloseste tehnici cu curenti pulsatorii pentru a crea campuri magnetice foarte puternice, remodeland rapid pisele metalice.

Explicare

O schimbare rapida a campului magnetic va induce un current electric de circulatie in apropierea conductorului prin inductie electromagnetica.

Curentul indus creaza un camp magnetic corespunzator in jurul conductorului. Potrivit legii lui Lentz, campul magnetic creat in jurul conductorului si a miezului magnetic se resping reciproc.

In practica metalul, "piesa de lucru", care trebuie fabricat e plasat in apropierea unui miez magnetic de mare dimensiune.

Prin miezul magnetic se genereaza un current pulsatoriu foarte mare obtinut prin descarcarea rapida a unui capacitor de valori mari. Acesta creaza un camp magnetic foarte puternic care invinge foarte usor taria metalului, cauzand o deformare permanenta.

Proceseul de deformare a metalului are loc intr-un timp foarte mic, de obicei cateva zici de microsecunde si din cauza fortelor mari, portiuni din piese de lucru sunt supuse unor acceleratii foarte mari.

Aplicatie

Procesul de deformare este deseori folosit pentru a micsora sau a largi tuburi cilindrice, dar poate de asemenea foi de metal prin introducerea piesei de prelucrat intr-o matrita.

Deoarece procesul de deformare implica acceleratii si deceleratii foarte mari, masa miesei de lucru joaca un rol critic in procesul de deformare.

Procesul lucreaza foarte bine cu conductori electrici buni, cum ar fi cuprul si aluminiu, dar poate fi adaptat sa lucreze si conductori mai slabi cum ar fi otelul.

1. a) Valoarea maxima a curentului din circuitul de descarcare

Curentul de descarcare oscilant amortizat are expresia:

;

unde:

- U este tensiunea la bornele condensatorului;

-

-

Parametrii bobinei de lucru s-au ales asfel ca frecventa proprie a curentului sa aiba valori in domeniul

Cum ;

Timpul pentru care curentul de descarcare ia valoarea maxima va fi:

;

Curentul maxim rezultant:

(1.b)

b) Valoarea maxima a tensiunii de alimentare

Se considera randamentul instalatiei de lucru .

;

Cunoscand energia inmagazinata in campul electric al condensatorului

rezulta

c) Valoarea maxima a inductiei produsa de curentul de descarcare

a

• Determinarea curentului echivalent ce parcurge bobina in dimensionarea conductorului

Se cunosc:

U=9740V;

circuit oscilant amortizat ;

constanta de timp;

conductivitatea electrica a alamei;

;

;

IND - formula intregralei definite cu care opereaza Matlab-ul;

In ipoteza ca rigiditatea termica la scurtciurcuit depinde de constantele

de material a caii de current, aria sectiunii conductorului va fi:

;

temperatura maxima admisa;

;

temperatura initiala;

;

;

;

r - raza conductorului;

Diametrul conductorului va fi

Fig.1. Explicativa pentru o bobina cu 12 spire.

N=12 spire;

d=0.038m;

nr._pas=11;

pas=0.003m;

Lungimea bobinei:

;

   

;

- intensitatea campului magnetic;

d) Valoarea maxima a presiunii mecanice aplicata la suprafata piesei

;

e) Adancimea de patrundere

- factor de atenuare;

Rezulta ;

f) Inductivitatea bobinei de lucru

;

S-a ales raza spirei R=0.1m;

g) Forta de intindere a spirelor

;

Fig. 1. Variatia curentului prin bobina

Fig. 2. Variatia presiunii de deformare la rezistenta circuitului

de descarcare

Fig. 3. Variatia presiunii de deformare la rezistenta circuitului

de descarcare

Fig. 4. Variatia presiunii de deformare la rezistenta circuitului

de descarcare

Fig. 5. Variatia presiunii de deformare la rezistenta circuitului

de descarcare

Concluzie : Se constata ca valoarea maxima a presiunii mecanice creste direct proportional cu valoarea rezistentei circuitului de descarcare pe bobina. Valoarea grosimii piesei de lucru s-a mentinut constanta la 0.003 m.

Fig. 6. Variatia intensitatii campului magnetic

cu raza conductorului r=0.019 m

Fig. 7. Variatia intensitatii campului magnetic

cu raza conductorului r=0.013 m

Concluzie:

- La conductorul din Cupru se observa o valoare a intensitatii campului magnetic mult mai ridicata in raport cu a conductorului din Alama.

- Valoarea intensitatii campului magnetic in jurul conductorului este cauzata de natura tipului de material.