Методическая разработка для выполнения расчетного задания
методическая разработка на тему

Министерство образования Сахалинской области

ГБПОУ «Сахалинский промышленно-экономический техникум»

ПЦК технических дисциплин

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ

на тему:  Расчет разветвлённой неоднородной магнитной цепи.

по учебной дисциплине ОП. 02. « Электротехника и электроника»

для студентов второго курса специальности:

13.02.11«Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»

Разработчик: Н.Ф.Зубова

Рассмотрено на заседании ПЦК ТД

Протокол № 1от « 6 » сентября 2017 г.

ППЦК ТД                 О.С. Скрыпченкова

Южно-Сахалинск, 2017

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ №4

Тема: Расчет разветвлённой неоднородной магнитной цепи.

Цель: Научиться производить расчет неоднородных разветвлённых магнитных цепей.

   Задание: На среднем стержне Ш-образного сердечника из электротехнической стали Э12 (рисунок 7) размещена обмотка с числом витков N.

    Определить ток в катушке, если магнитная индукция в правом стержне В        . Рассеяния потока не учитывается. Толщина сердечника 40мм. Остальные данные, необходимые для решения задачи, приведены в таблице 3. Ту же задачу решить при отсутствии воздушных зазоров. Сравните полученные данные и сделайте вывод.

     Указания: 1. Напряженность магнитного поля для участков из электротехнической стали Э12 определите из таблицы 1

      2. Рассмотрите решение типовой задачи 1 в вышеприведенных методических указаниях к выполнению работы

Таблица 3 Исходные данные.

Методические указания.  

Расчет разветвлённой магнитной цепи

      Различают разветвленные магнитные цепи симметричные и несимметричные . Симметричную разветвленную магнитную цепь можно мысленно разделить на неразветвленные цепи с одинаковыми магнитными сопротивлениями и потоками с одинаковым расположением обмоток с током, создающих МДС. Например цепь на рис. 1,а состоит из двух одинаковых частей ( штрихпунктиром показана линия раздела ), в каждой из которых магнитный поток равен половине потока в среднем стержне магнитопровода: Ф2=Ф3=Ф1/2. Расчет разветвлённой симметричной магнитной цепи сводится к расчету одной половины этой цепи и выполняется для цепи на рис. 1,а так же, как расчет неразветвлённой цепи.

       Расчет разветвлённой несимметричной магнитной цепи без учета потоков рассеяния производится аналогично расчету соответствующей нелинейной электрической цепи. Рассмотрим ход расчета на примере разветвлённой несимметричной магнитной цепи, изображенной на рис. 2. Этой магнитной цепи соответствует схема нелинейной электрической цепи, изображенная на рис. 3 В начале расчета строим вебер-амперные характеристики Ф(Uм) для каждого участка цепи в общей системе координат по кривым намагничивания материалов, из которых изготовлены ее участки. Для построения вебер-амперной характеристики ординаты кривой намагничивания умножаем на сечение участка (BS=Ф), а абсциссы кривой умножаем на длину этого участка (Hl=Uм). 

Рис. 2.  Схема электрической  цепи,                                       Рис. 3. К расчету разветвлённой                                

соответствующей магнитной цепи на                                          несимметричной магнитной цепи

рис. 1

 ЗАДАЧА 1. В среднем воздушном зазоре магнитопровода ( рисунок 1) необходимо создать магнитный поток Ф=4·10-4 Вб. Катушка, расположенная на среднем стержне, имеет N=300 витков, Магнитопровод изготовлен из электротехнической стали Э41. Размеры магнитопровода указанны в миллиметрах. Определить ток катушки.  

Решение

     Данная магнитная цепь является разветвлённой и симметричной. Разделим ее по оси симметрии 0-0 на две половины. Расчет будем вести для одной половины сердечника. Иными словами, после разделения получена неразветвлённая магнитная цепь, во всех сечениях который магнитный поток одинаков и равен половине потока, проходящего в среднем стержне:

     Разобьем теперь магнитную цепь на участки. По всей длине расчетная половина магнитопровода имеет одинаковую площадь поперечного сечения. Однако из-за неоднородности материала магнитопровода (сталь Э41 и воздух) его надо разделить на два участка.

    По средней силовой магнитной линии определяем длины участков:

     - длина участка из электротехнической стали Э41:

IСТ= (40-10) ·2+ (70-10) ·2=180мм=18см

     - длина двух воздушных зазоров:

2δ=2·1=2мм=0.2см.

     Поперечное сечение обоих участков одинаково:

S=20·10=200мм2=2см2=2·10-4м2.

     Величина магнитной индукции обоих участков одинакова, так как участки имеют одинаковое сечение и по ним проходит один и тот же магнитный поток.    

     Следовательно,

     Из таблице 1 находим напряженность магнитного поля для участка из электротехнической стали Э41: Hст=3А/см.

Таблица 1

Напряженность магнитного поля для воздушного зазора находится по формуле:

Hδ=0,8·104Bδ=0,8·104·1=0,8·104 А/см.

По закону полного тока определяем намагничивающую силу:

F=IN=HстIст+Hδ·2δ=3·18+8000·2·0,1=54+1600=1654 A.

Определить ток катушки:

Ответ: Ток катушки I=5,51A.