Maciej Borkowski 140376 - Symulacja stanów pracy elektromagnesu prądu przemiennego typu C

ELEKTROTECHNIKA
Laboratorium :
Elektrodynamika techniczna
Temat :
Symulacja stanów pracy elektromagnesu prądu przemiennego
typu C
Imię, nazwisko, semestr:
Maciej Borkowski, 6
Grupa / data:
EUM 22.03.2021
Ocena:
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami zachodzącymi w elektromagnesach prądu
przemiennego, na przykładzie elektromagnesu o rdzeniu wykonanym w kształcie litery C. W
ćwiczeniu należy przeprowadzić symulację stanów pracy rozpatrywanego elektromagnesu –
rysunek 1. Do opracowania programu został wykorzystany model obwodowy
elektromagnesu. Program obliczeniowy wykonano w środowisku Borland Delphi.
Rys. 1. Elektromagnes prądu przemiennego typu C
1
2. Przebieg ćwiczenia
Tabela 2.1
𝑇𝑧
[ms]
4
4
4
4
4
4
4
4
Uz=50 V i δ=3mm
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝐹ś𝑟
[N]
[N]
342
100,4
276,5
100,1
229,2
100,1
172,5
100,3
135,5
100,1
264,4
100,4
263
100
286,4
100
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
1,97
2,8
2,8
2,8
2,4
1,5
2,13
2,69
𝑖𝑢
[A]
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
ϕz
[°]
0
30
45
60
90
120
135
150
Tabela 2.3
𝑇𝑧
[ms]
3
3
3
3
3
3
3
3
Uz=35V i δ =3mm
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝐹ś𝑟
[N]
[N]
160
46,2
141,5
49,1
114,3
49,1
86,3
49,1
64,9
49,2
115,4
49,2
126,7
49,3
141,6
49,3
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
1,6
1,6
1,6
1,6
1,4
1,4
1,4
1,6
𝑖𝑢
[A]
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
ϕz
[°]
0
30
45
60
90
120
135
150
𝑇𝑧
[ms]
3
3
3
3
3
3
3
3
𝐹𝑚𝑎𝑥
[N]
721
655
565
441
263
530
630
670
Uz=75V i δ =3mm
𝐹ś𝑟
[N]
225
225
225
226
225
225
225
225
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
4,9
3
2,5
2,5
2,4
1,7
2,3
3,3
𝑖𝑢
[A]
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
ϕz
[°]
0
30
45
60
90
120
135
150
Tabela 2.2
2
Tabela 2.4
δ
[mm]
2
3
4
5
6
7
8
𝑇𝑧
[ms]
2
3
4
5
6
7
8
Uz=35V oraz φz =0;
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝐹ś𝑟
[N]
[N]
172,7
49,1
160
49,1
145,5
49,1
130
49
114,3
49,1
98,7
49
83
49,1
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
1
1,65
2,3
2,9
3,5
4
4,6
𝑖𝑢
[A]
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
𝑇𝑧
[ms]
2
3
4
5
6
7
8
Uz=35 oraz φz =45
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝐹ś𝑟
[N]
[N]
124,8
49,1
114,3
49,1
102,5
49,1
86,5
49,1
77,6
49,1
67,4
49,1
59,5
49,1
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
1,1
1,7
2,3
2,8
3,45
4
4,5
𝑖𝑢
[A]
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
0,14
Tabela 2.5
δ
[mm]
2
3
4
5
6
7
8
Tabela 2.6
𝑇𝑧
[ms]
4
𝐹𝑎𝑣
[N]
100
𝐹𝑚𝑎𝑥
[N]
309,2
stan jałowy Fo=10N
𝐵𝑧
[T]
1,12
𝐵𝑧_𝑚𝑎𝑥
[T]
1,97
B
[T]
0,56
𝐵𝑚𝑎𝑥
[T]
0,985
𝑖𝑢
[A]
0,26
𝑖𝑚𝑎𝑥
[A]
3,11
3
W momencie załączania się zwory powstało dziwne zjawisko:
Jednakże owe zjawisko powstawało przez fakt tego, że siła Fe ma przebieg sinusoidalny:
4
4. Zmieniając wymiary geometryczne i parametry uzwojenia, zaprojektuj elektromagnes
prądu przemiennego typu C na wartość napięcia zasilania równą 110 V tak aby wartość
średnia siły w stanie ustalonym była większa od 99 N (𝐹𝑎𝑣 ), a wartość prądu w stanie
ustalonym nie przekraczała wartości 0,2 A (max). Przyjmij, że wartość indukcji w rdzeniu
(jarzmie) w stanie ustalonym nie powinna przekraczać 1,25 T (max).
𝑈𝑧 = 110 [𝑉]
𝐹𝑎𝑣 ≥ 99 [𝑁]
𝐼𝑢𝑠𝑡 ≤ 0,2 [𝐴]
𝐵𝑗 ≤ 1,25 𝑇
5
Dla prądu:
Dla siły elektromotorycznej:
Dla indukcji magnetycznej w jarzmie:
6
5. Wnioski i spostrzeżenia:
- Patrząc na tabele 2.1 , 2.2 oraz 2.3 można zauważyć, że kąt załączenia elektromagnesu nie
ma żadnego wpływu na średni prąd czy siłę elektromotoryczną a jedynie na wartość
maksymalną tych wielkości w pierwszych momentach zadziałania elektromagnesu. Kąty
załączenia w ogóle nie wpływają na czas zadziałania elektromagnesu, gdyż 𝑇𝑧 jest stały przy
jakichkolwiek zmianach. Średnia siła oraz natężenie prądu ustalone rosną wraz ze
zwiększeniem napięcia.
- Patrząc na tabele 2.4 oraz 2.5 można zauważyć pewne zależności: gdy robimy coraz większą
wolną przestrzeń w elektromagnesie, to rośnie czas załączenia oraz maksymalne natężenie
prądu, czyli mamy tutaj zależność wprost proporcjonalną, jednakże maleje nam przy tym
maksymalna siła elektromotoryczna czyli mamy to odwrotnie proporcjonalnie. Sama zmiana
kąta załączenia z 0 na 45 nie zmienia w żaden znaczący sposób
- Z tabeli 2.6 dla stanu jałowego można zauważyć, że indukcja wytworzona z zworze jest
dużo większa od indukcji w szczelinie roboczej.
-projekt wykonania elektromagnesu który miał przyjąć dane założenia wyszedł poprawnie.
7