З А Д А Ч А МЦ-1

Расчет магнитной системы электромагнитного клапана

Для магнитной системы электромагнитного клапана пускового топлива авиационного двигателя при заданных усредненных геометрических размерах, максимальной величине воздушного зазора _max и соответствующем ему магнитном потоке Ф требуется

1. рассчитать ток в катушке, необходимый для создания заданного потока;

2) построить тяговую характеристику электромагнита F=f () не менее чем по пяти точкам при изменении воздушного зазора от _max 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 топлива состоят 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 64

Известно:

Найти: I -? L-? F_Тяги=f()-?

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 Ф_ и известным геометрическим параметрам элементов магнитопровода (в задание указаны значения S₁, S₂, S₃ , l₁, l₂, l₃, , , _MAX), 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 Ф_ст (а также величину магнитной индукции B_ст) в отсутствии зазора. И, наконец, для нескольких значений воздушного зазора в диапазоне от 0 до определяем величины магнитной индукции B_ 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 Ф_ст (создается обмоткой возбуждения) в сердечнике и направление МДС для схемы замещения (рис.1).

Исходя из постоянства магнитного потока Ф = Ф_ст= Ф_ вдоль всей цепи, по заданному потоку Ф_ и сечениям S_k находим магнитные индукции на каждом участке

Рис. 1

=0,48310^-4 /13210^-6=0,37 Тл,

=0,48310^-4 /19610^-6=0,25 Тл,

=0,48310^-4 /34010^-6=0,14 Тл,

, =0,48310^-4/9210^-6=

⁼0,53 Тл,

, =0,48310^-4/48010^-6=

=0,1 Тл,

По кривым намагничивания стали определяем напряженности поля H_k для ферромагнитных участков цепи,

В₁  H₁  40 А/м,

В₂  H₂  6 А/м,

В₃  H₃  52 А/м,

В₄  H₄  12 А/м,

Напряженность поля H_ в зазоре ( μ_о = 4π 10^-7 Гн/м – постоянная, абсолютная магнитная проницаемость вакуума):

= 0,1/410^-7  0,1/1,25610^-6  79618 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+H_ l5 =

= 40  0,022 +6 0,037+ 520,038+120,044+796180,002 163 А.

Величина тока I в катушке (число витков W катушки задано):

I = F / W = 163 / 360= 0,45 А

При известных: токе I и магнитном потоке Ф, можно также рассчитать индуктивность катушки L

Потокосцепление  можно определить как произведение магнитном потока Ф на число витков катушки W с которыми он сцеплен

 = Ф W

и одновременно

 = L I

Следовательно, индуктивность катушки L составит:

L= W Ф / I =360 0,48310^-4 /0,45  38610^-4 Гн.

Прежде чем переходить ко 2-му этапу задания сделаем некоторые расчеты, которые нам будут необходимы для выполнения 3-го пункта задачи.

Тяговое усилие, возникающее в одном зазоре F_{тяг } для исходного состояния электромагнита составит:

F_{тяг } = В_ ² S_ / (2 μ_о) =

=0,1 ² 48010 ^-6 / (2 410^-7)1,9 Н