 |
|
На первом этапе решаем прямую задачу расчета магнитной цепи.
РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
КЛАПАНА
Для магнитной системы электромагнитного клапана пускового топлива авиационного двигателя при заданных усредненных геометрических размерах, максимальной величине воздушного зазора dmax и соответствующем ему магнитном потоке Ф требуется
1) рассчитать ток в катушке, необходимый для создания заданного потока;
2) построить тяговую характеристику электромагнита F=f (d) не менее чем по пяти точкам при изменении воздушного зазора от dmax до 0(ток считать неизменным и равным значению, полученному в п.1).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
1.Потоками рассеяния и полями выпучивания пренебречь.
2.Кривые намагничивания приведены в методических указаниях к выполнению расчетно-графических работ.
3. Числовые значения вариантов задания выдаются преподавателем каждому студенту индивидуально или в соответствии с табл. МЦ.1.1 и МЦ.1.2.
Принцип работы и устройство электромагнитного клапана пускового топливасостоят в следующем. Электрическая часть клапана представляет собой сочетание бронированного электромагнита с втяжным сердечником и стандартного штепсельного разъема.
Электромагнит состоит из корпуса клапана, возвратной пружины, катушки соленоида, корпуса соленоида. Обмотка катушки выполнена из медного провода с эмалевой изоляцией. В сердечнике имеется гнездо для возвратной пружины и специальная выточка, заполненная резиной, которая под действием пружины прижимается к гнезду выходного штуцера .
На работающем двигателе и во время стоянки клапан пускового топлива находится в обесточенном состоянии. Под действием пружины сердечник закрывает выходной штуцер. Топливо к пусковому блоку не подается. Во время запуска двигателя на катушку электромагнита подается напряжение Возникшая электромагнитная сила преодолевает усилие пружины , притягивая сердечник к неподвижному якорю. Топливо из штуцера через фильтр тонкой очистки поступает к выходному штуцеру.
Электромагнитный клапан является одним из самых распространенных элементов систем управления силовыми установками. Электросистемы управления некоторых современных двигателей насчитывают до 20 - 25 клапанов такого типа.
Вариант 32
Известно:
Найти: I -? L-? FТяги=f(d)-?
Расчет неоднородной магнитной цепи постоянного тока, изображенной на рис.МЦ.1.2. содержит несколько этапов.
На первом этапе решаем прямую задачу расчета магнитной цепи.
По значению магнитного потока в зазоре Фd и известным геометрическим параметрам элементов магнитопровода (в задание указаны значения SA, SB, SC , lA, lB, lC, , 
, dMAX), а также для выбранной марки ферромагнитного материала определяем требуемую магнитодвижущую силу (МДС) F=IW, а,следовательно, при известном количестве витков катушки W и ее ток I .
На втором этапе решается обратная задача – по известной величине магнитодвижущей силы F определяем величину магнитного потока в магнитопроводе Фст (а также величину магнитной индукции Bст)в отсутствии зазора. И, наконец, для нескольких значений воздушного зазора в диапазоне от 0 до 
определяем величины магнитной индукции Bd в зазоре для расчета тяговой характеристики электромагнита.
1. Решаем прямую задачу.
В соответствии с направлением тока I в обмотке определяем по правилу правоходового винта направление магнитного потока Фст (создается обмоткой возбуждения) в сердечнике и направление МДС для схемы замещения (рис.1).
Исходя из постоянства магнитного потока Ф = Фст= Фd вдоль всей цепи, по заданному потоку Фd и сечениям Sk находим магнитные индукции на каждом участке
=0,559×10-5 /378×10-6=0,01478 Тл,
=0,559×10-5 /428×10-6=0,01306 Тл,
=0,559×10-5 /434×10-6=0,01288 Тл,
=0,559×10-5 /945,62×10-6=0,0059 Тл,
, 
=0,559×10-5 /289,03×10-6=0,01934 Тл.
По кривым намагничивания стали определяем напряженности поля Hk для ферромагнитных участков цепи,
В1 Þ H1 » 21 А/м,
В2 Þ H2 » 12 А/м,
В3 Þ H3 » 10 А/м,
В4 Þ H4 » 8 А/м,
Напряженность поля Hd в зазоре ( μо = 4π ×10-7 Гн/м – постоянная, абсолютная магнитная проницаемость вакуума):
= 0,01934/4p×10-7 » 0,01934/1,256×10-6 » 15392,32 А/м.
Подсчитываем сумму падений магнитного напряжения вдоль всей магнитной цепи, которая будет равна искомой МДС
F = W I = H1 l1+H2 l2+ H3 l3 + H4 l4+Hd l5 =
= 21 × 0,017 +12× 0,025+ 10×0,027+8×0,03+15392,31×0,001» 16,32 А.
Величина тока I в катушке (число витков W катушки задано):
I = F / W = 16,32/480= 0,0344 А
При известных: токе I и магнитном потоке Ф,можно также рассчитать индуктивность катушки L
Потокосцепление Y можно определить как произведение магнитном потока Ф на число витков катушки W с которыми он сцеплен
Y = Ф W
и одновременно
Y = L I
Следовательно, индуктивность катушки L составит:
L= W Ф / I =480× 0,559×10-5 /0,0334» 803,5×10-4 Гн.
Прежде чем переходить ко 2-му этапу заданиясделаем некоторые расчеты, которые нам будут необходимы для выполнения 3-го пункта задачи.
Тяговое усилие, возникающее в одном зазоре Fтяг d для исходного состояния электромагнита составит:
Fтяг d = 
× 
/ (2× μо) =
=0,019342 × 
×10 -6 / (2× 4p×10-7)»0,04 Н
2. Решаем обратную задачу.
Задаемся значениями зазоров:
d = dMAX = 0,001 м,
d = 0,75dMAX =0,00075 м,
d = 0,5dMAX =0,0005 м,
d = 0,25dMAX =0,00025 м
Решаем три обратные задачи, аналогично тому, как мы определяли величину магнитного потока при отсутствии зазора.
Расчеты сводим в таблицы и по их данным строим зависимости Фdi= f (F) , по ним определяем искомый поток Фdi.
d = dMAX 
По полученным графикам зависимости IW=f(Ф) определяем потоки:
Ф(d=dmax) = 0,0559×10 -4 Вб
Ф(d=0.75dmax) = 0,073×10 -4 Вб
Ф(d=0.5dmax) = 0,105×10 -4 Вб
Ф(d=0.25dmax) = 0,205×10 -4Вб
Далее рассчитываем значения Вdi:
В(d=dmax) = 0,0559×10 -4 / ×10-6=0,0193 Тл,
В(d=0.75dmax) = = 0,073×10 -4 / ×10-6=0,025 Тл,
В(d=0.5dmax) = = 0,105×10 -4 / ×10-6=0,036 Тл,
В(d=0.25dmax) = 0,205×10 -4/ ×10-6=0,071 Тл,
а также тяговое усилие электромагнита для величин зазоровd i по выражению:
Fтяг d =Вd 2× Sd / 2μо
Fтяг (d=dmax) =0,01932× ×10-6/(2×1,256×10-6)= 0,043 Н
Fтяг (d=0.75dmax)= 0,0252× ×10-6/(2×1,256×10-6)=0,072 Н
Fтяг (d=0.5dmax)= 0,0362× ×10-6/(2×1,256×10-6)=0,149 Н
Fтяг (d=0.25dmax)= 0,0712× ×10-6/(2×1,256×10-6)=0,58 Н
Построим тяговую характеристику электромагнита FТяги=f(d) с учетом точки, рассчитанной для исходного состояния зазора dMAX (Fтяг dмах =0,58 Н)
|
| |||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
  | |||||||||||||||||||||||
| | |||||||||||||||||||||||
  | |||||||||||||||||||||||
  | |||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||
|
 |