Приложение 1 Варианты задания

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА

на выполнение практической работы № 2по дисциплине «Электротехника и электроника» Раздел 1 Электротехника

 

Тема 1.3. Электромагнетизм

 

Наименование работы: Расчет магнитной цепи .

Цель:  Выполнять расчёты магнитных цеп с использованием формул магнитной индукции, магнитной напряжённости, магнитного потока, закона полного тока ,определять по кривой намагничивания и таблицам величину магнитной индукции и напряжённость магнитного поля.

 

Ход работы:

 

Задание и методические рекомендации по выполнению.

1..Задача выполняется по варианту (Приложение 1).

 Вариант определяется последней цифрой номера студента по журналу или выдается преподавателем, согласно варианту .

2.Условия задачи записываются по плану

-Дано

-Найти

-Решение

Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц ( СИ)

3.Схему зарисовать карандашом по ГОСТу.

Этапы решения

1. Запишите условие задачи и вычертите магнитную цепь карандашом в тетрадь.

2. Определить длину средней линии l сердечника по заданным габаритам. Покажите ее на магнитопроводе.( l_з , l₁, l₂)

3.     Определить площадь сечения каждого стержня магнитопровода.

( S=a*b )

4. По кривой намагничивания( или таблице см. Приложение2) для заданного материала сердечника и по магнитной индукции В определите напряженность магнитного поля Н магнитной цепи.

5. Определить магнитный поток в магнитопроводе ( Ф= В* S)

6.     Определить ток в источнике магнитного поля по ЗПТ.( I*W=H*l)

Методические указания к решению задач

Часть электротехнического устройства, отдельные участки ко­торого выполнены из ферромагнитных материалов, по которым замыкается магнитный поток, называется магнитной цепью. Примером простой магнитной цепи может служить сердечник коль­цевой катушки. Магнитные цепи трансформаторов, электрических машин и других аппаратов и приборов имеют более сложную форму.

Магнитная цепь, которая выполнена из одного материала и по всей длине имеет одинаковое сечение, называется однородной

Неоднородная магнитная цепь состоит из нескольких однородных участков, отличающихся длиной, сечением и материалом. Наиболее часто встречаются магнитные цепи, в которых кроме ферромагнитных участков имеются воздушные зазоры. Неоднородная цепь, изображенная на рис. 1.1 а, имеет 3 участка, одним из которых является воздушный зазор.

Магнитные цепи, как и электрические, бывают неразветвленными (рис. 1.1, а) и разветвленными (рис 1.1, б).

Характерной особенностью неразветвленной магнитной цепи является неизменный магнитный поток Ф во всех участках цепи (рис. 1.1, а).

Для разветвленной цепи характерно то, что алгебраическая сумма магнитных потоков в точке разветвления равна нулю, т. е. å Ф=0 — первый закон Кирхгофа для магнитной цепи. Для разветвленной цепи (рис. 1.1, б) можно записать Ф—Ф₁-Ф₂ =0 или Ф=Ф₁+Ф₂.

Разветвленные магнитные цепи бывают симметричными и не­симметричными. На рис. 1.1, б изображена симметричная цепь, так как левая и правая ее части имеют одинаковые размеры и выполнены из одного материала.

Магнитный поток определяется выражением: Ф=В S = m ₀ m _r Н S

Рисунок 1.1

 

Ф=U_м/R_м                     

Данное выражение — математическая запись закона Ома для магнитной цепи.

Для неоднородной, неразветвленной магнитной цепи, изоб­раженной на рис. 1.1, а, магнитный поток, созданный в магнитной цепи двумя обмотками по закону Ома, определяется формулой:

 

 

где IW — намагничивающая сила (ампер-витки) или магнитное напряжение U_м

Между ампер-витками обеих обмоток стоит, знак «+» , если обмотки включены согласно, т. е. создают магнитные пото­ки в сердечнике одного направления; или знак «—», если они включены встречно, т. е. создают магнитные потоки в сердечнике, направленные в противоположные стороны. Знаменатель выражения представляет сдобой сумму магнитных сопроти­влений однородных участков магнитной цепи (рис. 1.1, а).Очеви­дно, самым большим будет сопротивление воздушного зазора, так как магнитная проницаемость его, во много раз меньше магнитной проницаемости ферромагнитных участков, которые обычно выполняются из магнитно-мягких материалов.

Закон Ома для расчета магнитных цепей практически не ис­пользуется, так как магнитная цепь нелинейна, т. е. магнитное сопротивление ферромагнитных участков цепи зависит от намаг­ничивающей силы.

Закон Ома решает качественную задачу расчета магнитной цепи, т. е. задачу зависимости одних величин от других.

Для расчета магнитных цепей можно воспользоваться законом полного тока. При этом решается одна из двух задач:

1. Прямая задача, в которой по заданному магнитному потоку Ф в магнитной цепи определяют намагничивающую силу IW .

2. Обратная задача, в которой по заданной намагничивающей силе IW определяют магнитный поток Ф.

Для однородной магнитной цепи прямая задача решается в следующей последовательности:

А) по заданному магнитному потоку и габаритам цепи определяют, магнитную индукцию В=Ф/ S

Б) по кривой намагничивания материала сердечника определяют напряженность Н по вычисленной индукции В;

В) по закону полного тока определяют намагничивающую силу

IW = Hl ,

где S — сечение магнитопровода; l — длина средней линии магнитопровода.

Обратная задача для однородной цепи решается в об­ратной последовательности, т. е.

а) по закону полного тока определяют напряженность поля магнитной цепи

H=IW/l

б) по кривой намагничивания материала сердечника определя­ют магнитную индукцию В, по вычисленному значению напря­женности Н;

в) определяют магнитный поток цепи

Ф=В S .

Для неоднородной неразветвленной магнитной цепи (см. рис. 1.1, а) прямая задача решается в следующей последо­вательности:

а) по заданному магнитному потоку Ф, который для всех участков неразветвленной цепи имеет одинаковое значение, опре­деляют магнитную индукцию В каждого однородного участка

 

В₁=Ф/S₁    В₂=Ф/S₂ В₃=Ф/S₃

 

где S — площадь сечения участка. Для прямоугольного сечения (рис. 1.1, a ) S = a в; для круглого сечения S=pd²/4

Если задана магнитная индукция какого-либо участка В_уч то находят магнитный поток этого участка Ф_уч=В_учS_уч который для всех участков неразветвленной цепи имеет одинаковое значение. Затем определяют магнитную индукцию остальных участков, как показано выше;

б) по кривым намагничивания материалов (Приложение 2) определяют напряженности ферромагнитных участков. Н₁ и Н₂.

Напряженность в воздушном зазоре вычисляют по выражению

Н_з=В_з/m₀

в) определив длину средней линии каждого участка, по закону полного тока вычисляют намагничивающую силу рассчитываемой магнитной цепи IW=H₁l₁+H₂l₂+H₃l₃, или ток или витки

 

 

Приложение 1 Варианты задания

 

 

Вариант 1

На средний стержень Ш-образного магнитопровода , выполненного из стали марки Э-21 надеты две согласно включенные катушки, каждая из которых имеет число витков W =500. ,магнитная индукция в крайних стержнях магнитопровода В=1,6 Тл. Длина воздушного зазора 30мм размеры магнитопровода даны на рисунке 1..   

 

Рисунок 1

 

Вариант 2

На магнитопроводе, выполненном из листовой стали марки Э-41 рисунок 2, расположена обмотка с числом витков W =200.

Ммаксимальная индукция в магнитопроводе В_т = 1,2 Тл. Длина каждо­го воздушного зазора L₃=0,1 мм.

 

Рисунок 2

 

                               

Вариант 3

На сред­ний стержень Ш-образного магнитопровода рисунок 3, выпол­ненного из стали мар­ки Э-21, надета обмот­ка с числом витков W = 660.

магнитная индукция. В_т = 1,3 Тл Длина воздушного зазора l_з=5 мм, размеры магнитопровода даны в миллиметрах.

Рисунок 3

 

 

Вариант 4

На магнитопроводе рисунок 4, выполненном из стали марки Э-41, располо­жена обмотка, под­ключенная к напряже­нию U=220 В часто­той f=50 Гц

максимальная магнитная индукция в магнитопроводе - В_т= = 1,4 Тл, Длина каждого воздушного зазора l_p=0.1 мм.

Рисунок 4

 

 

Вариант 5

На средний стержень Ш-образного магнвтопровода, выполненного из стали марки Э-42 рисунок 5, надета обмотка с числом витков W = 158. магнитная индукция В_А=1,4 Тл.

Длина воздушного зазора l_з=0,05 мм. Размеры магнито­провода даны в миллиметрах.

Рисунок 5

 

Вариант 6

На магнитопроводе рисунок 6 выполненном из стали марки Э-11, расположена обмотка с числом витков W=250. максимальная магнитная индукция B_m=l,4. Тл, длина каждого воздушного зазора l_з=0,2 мм.

Рисунок 6

 

Вариант 7

На средний стер­жень Ш-образного магнита-провода рисунок 7 выполненного из стали марки Э-21, надета обмотка с числом витков W=462. магнитная индукция В_а=1,3 Тл. Длина воздушного зазора l_з=0,1 мм. Размеры магнитопровода даны в мм.

                               

Рисунок 7

 

Вариант 8

На магнитопроводе рисунок 8 расположена обмотка числом витков W=320. Магнитопровод выполнен из стали Э-12, , длина каждого воздушного зазора l_з=0,2 мм.

максимальная магнитная индукция В_т= 1,5 Тл. Активным сопротивлением обмотки пренебрёчь.

Рисунок 8

 

Вариант 9

На сред­ний стержень Ш-образного магиитопровода рисунок 9 выполненно­го из стали марки Э-42, надета обмотка с числом витков W =400.

 магнитная индукция В_А=1,5 Тл. Якорь А выполнен из литой стали. Длина зазора 1_з=0,2 мм. Размеры магнитопровода даны в миллиметрах. Потоком рассея­ния пренебречь.

Рисунок 10

 

Вариант 10

На магнитопроводе, выполненном из листовой стали марки Э-11 рисунок 10 расположена обмотка с числом витков W=340. К обмотке подведено напряжение частотой f=50 Гц, 10% сечения магнитопровода занимает изоляция. Толщина стального листа 0,5 мм.

Максимальная магнитная индукция магнитопровода В_т=1,2 Тл. Длина каждого воздушного зазора l_з=0,1 мм. Активным со­противлением обмотки пренебречь.

Рисунок 10

 

 

    Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой магнитные цепи, и как их классифицируют?

2. Запишите и проанализируйте закон Ома для магнитной цепи?

3. Охарактеризуйте согласное и встречное включение обмоток?

4. В какой последовательности решается прямая и обратная задачи расчета однородной магнитной цепи?

5. Как рассчитываются разветвленные магнитные цепи?

 

Критерии оценки при выполнении работы:

 

«5» - Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности. Студент работает полностью самостоятельно. Расчет выполнен последовательно и показано понимание изучаемого материала. Нет замечаний по содержанию и оформлению.

 

«4» - Работа выполнена в полном объеме и самостоятельно. Допускаются отклонения от необходимой последовательности выполнения, не влияющие на правильность конечного результата. Однако допускаются 1-2 неточности при расчете. Могут быть неточности и небрежности в оформлении результатов работы.

 

«3» - Работа выполняется и оформляется при помощи преподавателя. Студент знает и понимает основной материал, но материал излагается упрощенно. Решение выполняется с существенными ошибками по содержанию и оформлению.

«2» - Работа выполнена не самостоятельно. Полученные результаты не позволяют сделать правильных выводов. Материал изложен бессистемно,

 

Основные источники:

1. Немцов М.В. Электротехника и электроника : учебник для СПО (Гриф) ТОП-50/М.В. Немцов, М.Л. Немцова .-М.: ИЦ «Академия», 2017.-480с.

2. ЭУМК: Немцов М.В. Электротехника [Электронный ресурс]:.- М.: Академия, 2018.- 1- изд. Тип лицензии: многопользовательская на 5 лет договор № 0054/СЭО-18 от 18 декабря 2018г.

3. Блохин А.В. Электротехника: [Электронный ресурс]: учебное пособие для неэлектротехнических спец. вузов.- Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2014.-184с. (Формат PDF)

 

Приложение 2

---

Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 596; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!