Расчеты индукторовРасчеты электромагнитных и тепловых задач в программе Jmag-Designer. Jmag двигатель расчет


Обзор возможностей программного пакета JMAG-Designer и его применение для моделирования задач индукционного нагрева

Индукционный нагрев это быстрый и эффективный инструмент для точного и экономичного нагрева металла бесконтактным способом. В устройствах индукционного нагрева протекают сложные физические процессы различной природы. Математическое описание этих процессов столь сложно, что получить решение с высокой точностью можно только при использовании ЭВМ. Уровень современных требований к качеству индукционного нагрева приводит к необходимости использования в процессе проектирования устройств индукционного нагрева пространственно трехмерных компьютерных моделей. Основную часть программ способных работать с такими моделями представляют коммерческие пакеты, разработанные различными корпорациями. Один из таких пакетов это JMAG-Designer фирмы JSOL

В известном смысле можно говорить, что уровень развития моделирования индукционных нагревателей и технологических процессов с использованием индукционного нагрева определяет уровень развития теории индукционного нагрева[1].

С помощью компьютерного моделирования решается широкий круг задач связанных с теорией индукционного нагрева. В основном это исследование и анализ параметров устройств индукционного нагрева. Для такой задачи обычно известны конструкция и режим работы устройства, а так же электрофизические и тепловые характеристики всех элементов системы. По результатам моделирования определяются сосредоточенные и распределенные характеристики устройства. К сосредоточенным характеристикам относятся такие, как: входные сопротивления индукторов, активные и реактивные мощности, коэффициент мощности, КПД. К распределенным относятся температурные, электрические и другие физические поля, возникающие при работе данного устройства и существенные для его исследования. При анализе с помощью компьютерного моделирования определяются общая работоспособность устройства, эффективность технологического процесса и целесообразность реализации моделируемого устройства. В процессе моделирования определяются способы улучшения функционирования устройства.

При моделировании процессов индукционного нагрева важное место занимает анализ процессов имеющих одновременно и электрическую и тепловую природу. Именно при анализе таких процессов можно оценить взаимное влияние электромагнитных и тепловых полей – являющееся одной из основных особенностей моделирования индукционного нагрева. Другой, не менее важной особенностью, является необходимость учета нелинейных зависимостей свойств материала от температуры. Так же при моделировании работы устройств индукционного нагрева зачастую требуется учитывать влияние на систему движения заготовки. Пакет программ JMAG-Designer фирмы JSOL обладает интуитивно понятным интерфейсом и позволяет легко учитывать эти особенности при моделировании процессов протекающих в устройствах индукционного нагрева.

Остановимся более подробно на главных элементах интерфейса и основных модулях пакета программ JMAG-Designer. Для наглядности будем решать задачу с трехмерным моделированием протекания тока в отрезке бесконечного одиночного провода.

Первым шагом при создании модели в пакете программ JMAG-Designer является задание геометрии моделируемой системы. Для этого можно использовать встроенный редактор геометрии или импортировать файл геометрии из внешней программы, такой как AutoCAD, Solid Works и т.д. Воспользуемся встроенным редактором геометрии для создания геометрии решаемой ними задачи. Создаем Part в нем в любой из плоскостей создаем Sketch. В созданном Sketch'е рисуем круг радиусом 10мм с центром в точке (0,0). Создаем из этого круга Region. Завершаем Sketch и вытягиваем его на расстояние 10мм. На этом создание геометрии требуемой для нашей задачи завершено. Готовая геометрия представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Геомоетрия для задачи трехмерного моделирования протекания тока в отрезке бесконечного одиночного провода.

После завершения создания геометрии импортируем её в проект JMAG-Designer. Для дальнейшего нам надо определиться с типом задачи, которую мы будем решать. В начале, решим электромагнитную задачу в частотной области. Для этого создадим в дереве проекта новую студию Magnetic Frequency Analysis.

Следующим шагом будет назначение материала цилиндра. Можно использовать материал, изначально представленный в JMAG-Designer или создать материал самостоятельно. Воспользуемся уже готовым материалом, а именно медью с сопротивлением 1.673e-08 Ом*м, для расчета распределения плотности тока по сечению проводника отметьте флажок Allow Eddy Current.

После указания материалла нужно задать граничные условия. Так как мы моделируем протекание тока в отрезке бесконечного одиночного провода, то нам надо задать условие периодической трансляции на одном из торцов цилиндра, на расстояние 10мм в направлении второго.

Далее для задания тока, протекающего по проводу, воспользуемся возможностью JMAG-Designer создать электрическую цепь. Построим простую цепь, состоящую из источника тока, резистора, связанного с геометрической моделью и земли. Зададим амплитуду тока равной 1000А. Получившаяся цепь представлена на рисунке 2

 

Рисунок 2 - Эллектрическая цепь

Соединим созданную нами цепь с геометрией нашей модели, воспользовавшись условием FEM Conductor, указав торцы цилиндра в качестве входной и выходной плоскостей для проводника.

Перейдем к настройкам разбиения конечно-элементной сетки. Ограничим размер элемента сетки внутри проводника значением не больше одного миллиметра. Дополнительно создадим зону, предназначенную для моделирования поверхностного эффекта. Для получения такой зоны, с помощью опции Skin Depth выделим на боковой поверхности цилиндра участок, занятый четырьмя постепенно увеличивающимися слоями с общей толщиной 0,5мм. В основных настройках сетки зададим размер воздушного региона равный пяти размерам базовой геометрии. По окончании установки этих настроек запустим генерацию сетки. Разбиение сетки с отображением воздушного региона и без, представлено на рисунках 4 и 5.

С помощью свойств студии установим частоту колебаний тока равной 10000Гц. Так же с помощью свойств студии можно задать домножение результатов и тип соединения цепи при работе с частичной моделью, связанность с термической задачей, при работе с частичной моделью, а также такие важные при компьютерном моделировании вещи, как количество используемых процессоров/компьютеров, условия сходимости алгоритма при линейных и нелинейных задачах, метод решения матрицы в линейном и нелинейном случае, указания конкретных переменных, которые будут указаны в файле результатов, а так же подключение дополнительных пользовательских скриптов.

Установив нужные нам настройки студии, запустим процесс компьютерного моделирования. По ходу расчета мы можем наблюдать до какой точности уже дошел процесс (см рисунок 5).

Рисунок 3 - Картина разбиения сетки с отображением воздушного региона

Рисунок 4 - Картина разбиения сетки без отображения воздушного региона

Рисунок 5 – Экран прогресса моделирования

По окончанию моделирования мы можем посмотреть результаты в графическом или табличном виде. В начале посмотрим картину распределения плотности тока. Для этого воспользуемся пунктом Results и выберем там New Contour Plot. В качестве отображаемой величины выберем Current Density,в качестве компоненты отображаемого поля выберем RMS, цветом шкалы отображения установим Blue-Red. После подтверждения создания этого графика, включим его отображение. Полученное изображение представлено на рисунке 6. Для просмотра таблиц и графиков используется подпункт Graphs, на рисунке 7 показана таблица тепловых потерь для данной модели.

Рисунок 6 – Распределение плотности тока по проводу

Рисунок 7 – Тепловые потери

Следующим нашим шагом будет создание тепловой студии Thermal Transient State Analysis для совместного решения электрической и тепловой задачи.

Для начала проведем уже знакомую нам операцию по заданию граничных условий и заново создадим сетку. После этого создадим копию материала Cooper и присвоим ей значение теплопроводности 401Вт/(м·К ) и теплоемкости 385 Дж/(кг·К ). Зададим созданный материал в качестве материала провода.

Далее укажем поверхности, с которых происходит теплообмен с окружающей средой. В нашем случае это боковая поверхность проводника. Применим к ней условие Heat Transfer Boundary. Потом зададим начальную температуру провода, использовав условие Initial Temperature.

Для обеспечения связи между двумя студиями воспользуемся условием Heat Source, установив там вариант Coupling с опцией Interactive. А так же в свойствах студии установим флаг Coupling with Magnetic Field Analysis в разделе Coupling.

В свойствах студии зададим временной интервал, в котором мы будем моделировать тепловые процессы и количество шагов, на которое будет разбит этот интервал. Поставим интервал равный 60и секундам разбитый на 60 шагов.

Последним пунктом для подготовки к решению связанной задачи экспортируем данные из студии для электромагнитной задачи пунктом Export JCF Mesh Data, сохраним данные под удобным для нас именем, после чего запустим совместное решение задачи. Для запуска в термической студии выберем Submit Current Case to Queue. В открывшемся окне (см. рисунок 8) в разделе Coupling укажем сохраненные ранее данные и запустим процесс решения.

После окончания расчета, результаты можно посмотреть, воспользовавшись пунктом Check for New Results

Рисунок 8 – Подготовка к запуску совместного решения

На этом закончим обзор основных возможностей JMAG-Designer и начнем рассмотрение примеров использования пакета программ JMAG-Designer для решения различных электро- и электротепловых задач.

Среди простых задач, решенных с помощью пакета JMAG-Designer, можно упомянуть такую, как трехмерное моделирование электромагнитных процессов, протекающих в двух параллельных бесконечных медных проводах, в которых течет одноправленный ток с амплитудой 1кА на частоте 100кГц. Радиус проводов 15мм расстояние между ними 10мм.

Одним из графиков, полученных при моделировании, является картина распределения плотности магнитного потока в плоскости перпендикулярной направлению протяженности проводов. График приведен на рисунке 9.

Рисунок 9 – Распределление плотности магнитного потока

Кроме этого, пакетом JMAG-Designer было проведено моделирование процесса прямого резистивного нагрева длинномерной стальной цилиндрической детали с пропуском обратного тока по внешней медной трубе при заданных значениях мощности, выделяемой в детали.

Были заданы следующие параметры моделируемой системы: длинномерный стальной цилиндр из стали 40 с радиусом 20мм; внешняя медная труба радиусом 70мм и толщиной 1мм; пространство между сталью и медью заполнено футеровкой, выполненной из шамотных кирпичей; частота тока 66кГц; необходимо нагреть стальной цилиндр до температуры 1200°С. Благодаря симметрии модели, моделирование проводилось только для сектора в одну тридцатьшестую круга, толщиной 1мм. Среди прочих результатов был определен перепад температуры по радиусу цилиндра в течении всего процесса нагрева до заданной температуры. Распределение температур при нагреве до 1200°С представлено на рисунке 10.

Рисунок 10 распределение температур в стальной заготовке, при нагреве до 1200°С

Следующей моделью исследованной пакетом программ JMAG-Designer является модель нагрева движущейся ленты из ферромагнитной стали в продольном поле.

Моделировались случаи нагрева различного сортамента ленты: толщина от 1 до 4мм, ширина от 100 до 300мм и варианты зазора между лентой и индуктором от единиц до десятков миллиметров. Требовалось нагревать ленту до температуры не выше 450°С при частоте тока 66кГц. Скорость движения ленты 0.5м/с. Для всего сортамента ленты были подобранны условия нагрева, удовлетворяющие представленным требованиям. Распределение температуры для случая ленты толщиной 1мм и шириной 300мм представлено на рисунке 11.

Рисунок 11

Кроме самого процесса нагрева, в технологиях индукционного нагрева важную роль играют процессы, происходящие внутри генераторов и блоков согласования. Например, при проектировании силовых преобразователей для индукционного нагрева в частотном диапазоне до 1 МГц часто требуется оценить потери в шиносборках для оптимизации их конфигурации.

Программный пакет JMAG-Designer позволяет достаточно легко решить электромагнитную задачу в 3D постановки. На рис.12 представлен пример выходной шинной сборки с разделительными конденсаторами инвертора напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12

Подвод и снятие тока осуществляется через крепежные отверстия шиносборки. Материал шин- медь.

Для моделирования потребовалось упростить сборку. Были удалены все крепежные элементы, а конденсаторы заменены медными круглым проводом диаметром равным крепежному отверстию.

Для организации контура тока и моделирования воздуха к местам подвода тока подведены провода с диаметром равным крепежным отверстиям и длинной 100мм.

Общий вид полученной геометрии шиносборки показан на рис.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13

Между медными шинами оставлены прокладки из текстолита, которые в модели объявлены воздухом.

Места подвода тока показаны на рис. 14, 15, а схема цепи на рис. 16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 14.

 

Рисунок 15

Рисунок 16.

Ток задан амплитудой 150А и частотой 100кГц.

Для всех элементов схемы был установлен размер сетки 1мм, а кроме того для круглых проводников добавлен skin depth на глубину 0.5 мм. Общее количество элементов после создания сетки около 6 млн. Время расчета 6 часов. Процессор IntelCore i7 920и 12Гб ОЗУ.

Полученный результат распределения тока RMS в шиносборке показан на рис. 17.

Рисунок 17.

Конечным результатом для проектировщика является мощность потерь в элементах шиносборки. Это позволяет рассчитать JMAG-Designer. Общие активные потери мощности для такой шиносборки не превышают 20Вт.

1 Статья Федора Викторовича «Индукционный нагрев»№2(12) июнь 2010.

inductor-jmag.ru

Новые возможности использования JMAG-Designer V12-V15 в задачах индукционного нагрева

Программа JMAG-Designer непрерывно совершенствуется. Появляются новые функции и возможности, которые отсутствуют в других подобных программах или их реализация требует больших усилий (написание макросов, доп. программ и т.д.).

О некоторых из новых стандартных возможностей, которые могут быть использованы при моделировании индукторов и индукционных систем, мне хотелось бы рассказать.

1. Источники энергии, используемые при задании цепи

Источник тока – общепринятый способ задания мощности индуктора. Существует во всех программах моделирования.

Источник напряжения – есть в меньшем числе программ. Он удобен при моделировании индукционной системы, подключенной к источнику питания с известным диапазоном изменения напряжения на индукторе. Например, согласование с тиристорными преобразователями для индукционного нагрева ТПЧ, ППЧ, СЧГ.

Источник мощности – встречается достаточно редко. Задается при задании цепи. Допускается использование только одного источника мощности. При этом в настройках необходимо задать начальный ток, точность расчета и количество итераций.

Задача с линейными материалами, обычно, решается в две итерации. Для задач с нелинейными материалами (например, магнитная сталь, для которой задана кривая B(H)) количество итерации обычно не превышает пяти.

Данный режим задания мощности позволяет:

1. Сразу определить напряжение и ток индуктора для заданной или требуемой мощности.

2. При совместном решении тепловой и электромагнитной задачи иметь режим постоянной мощности, который наиболее часто используется и реализован в генераторах индукционного нагрева.

В общем случае, в установках индукционного нагрева может быть реализован режим стабилизации тока индуктора, напряжения индуктора или мощности.

 

 

2. Моделирование двухчастотного нагрева стандартными средствами JMAG-Designer V12-V13

Двухчастотный нагрев в устройствах индукционного нагрева используется для закалки зубьев шестерен.

JMAG-Designer V12-V13 позволяет решать совместную тепловую и электромагнитную задачу, где нагрев происходит на двух частотах.

Решаются попеременно электромагнитные задачи для разных частот, а затем источники теплоты передаются в тепловую задачу.

Величина ошибки при таком подходе зависит от шага по времени. Также следует учесть, что магнитная проницаемость стали, а, следовательно, глубина проникновения тока, будет несколько отличаться от реальной, т.к. нагрев единовременно происходит на одной частоте, а не на двух (это относится к электромагнитной задаче). Но, в целом, такой подход позволяет определить значения частоты и мощности для двух источников разной частоты установки индукционного нагрева, исходя из требований по глубине и равномерности закалки профиля зуба.

 

3. Дополнительные возможности при решении совместной электромагнитной и тепловой задачи

Обычно, при совместном расчете тепловой и электромагнитной задачи, чередуются расчет электромагнитной и тепловой задачи во временной области. JMAG-Designer V12-V13 позволяет выполнять единичный электромагнитный расчет при многократном тепловом расчете для одного базового шага по времени. Т.е. тепловой расчет будет проводиться чаще, чем электромагнитный. Такой режим позволяет повысить точность и скорость расчета для задач с быстро меняющейся температурой и незначительно меняющимися электрическими параметрами объекта исследования

 

4. Решение совместной электромагнитной, тепловой и деформационной задачи

JMAG-Designer начиная с версии V13 позволяет решать задачу упругих деформаций совместно не только с тепловой задачей, но и с электромагнитной задачей. Т.е. тепло, возникающее при протекании тока, передается в тепловую задачу, а затем решается задача деформационная. Это позволяет моделировать деформацию токопроводящих шин, токопроводов. Для индукционного нагрева – горячая посадка и съем машиностроительных деталей.

 

 

5. Продвинутый адаптивный алгоритм построения сетки.

Достаточно много программ FEM моделирования имеют режим автоматического построения сетки. Пожалуй, самая известная программа – это Ansoft Maxwell. JMAG-Designer тоже имеет такую возможность. В свойствах задания сетки достаточно задать максимальное количество итерации и требуемую точность. И все. Результат будет получен с требуемой точностью. Для начинающих пользователей – замечательная возможность получить требуемый результат.

Но стоит отметить, что при построении сетки используются только треугольники, что несколько портит красивость картинок распределения тока или поля в объектах. И время расчета существенно больше, чем, если задана пользователем, пускай и избыточная, однократно созданная сетка. Но в целом можно отметить, что данный режим быстр, точен и полезен для моделирования простых задач начинающим пользователем.

Наиболее продвинутые пользователи создают сетку в редакторе геометрии. Эта возможность появилась в программе JMAG-Designer не так давно, но непрерывно совершенствуется и обрастает новыми функциями и возможностями.

 

 

 

В начале января 2016г. вышел Jmag-Designer ver. 15.0

Мне доступна версия 15.0.02k

Из явных достоинств.

Сразу считает индуктивность и активное сопротивление витка в электрической задаче.

И выводит в табличном виде.

Из глюков.

При создании материала. В свойствах кривой B(H) не возможно использовать точку. Приходится задавать числа вида 16e-1.

Я думаю, что подправят в следующей версии.

Поправили в версии 15.0.03k. 

inductor-jmag.ru

Программы для моделирования электромагнитных и тепловых задач в 2D и 3D

Все перечисленные ниже программы позволяют считать индукционные системы с достаточно хорошей степенью точности и достоверности. Главное отличие программ - время расчета конкретной электромагнитной и тепловой задачи (скорость решателя), возможности и скорость построителя сетки, удобство интерфейса.

1. Femm (www.femm.info)

Программа бесплатная. Только 2D. Может считать, как электромагнитную задачу, так и тепловую. Совместно их решать, вроде, не умеет. Отличается простым интерфейсом. Имеет не очень большую базу материалов, но основные материалы есть. Считает простые задачи достаточно точно. Вполне можно использовать для простых электромагнитных 2D задач.

2. Maxwell (www.ansys.com)

Считает только электромагнитные задачи. Может считать в 2D и 3D. Тепло не считает, но в последних версиях добавили связь с Ansys. Т.е. можно считать совместную задачу. Электромагнитную в Maxwell, а тепловую в Ansys. С достаточно большими задачами справляется плохо. Сетка в несколько миллионов элементов для него практически не посильная задача. Автоматический оптимизатор сетки есть, но для больших задач он слишком медлителен. Точность расчета весьма хорошая. Есть механизм коррекции B(H) от температуры для материала. (Например, стали)

3. Ansys multiphysics (www.ansys.com)

Очень мощная программа. Может считать практически любые задачи. Содержит множество решателей. Имеет большое распространение в России. Хорошая поддержка. Может считать электромагнитные и тепловые задачи в 2D и 3D. Для 3D не очень хороший и быстрый построитель сетки. Сетку лучше бить ручками, хотя это и достаточно долго для 3D. Считает в 3D тоже не очень быстро. Зато к электромагнитной и тепловой задаче можно прикрутить еще и механику (деформацию).

4. MagNet и ThermNet 2D/3D (www.infolytica.com)

Эти два модуля для электромагнитной и тепловой задачи. Есть еще OptiNet с помощью которого можно проводить оптимизацию параметров модели. Распространение в России получил слабое. Хотя заграничные статьи по расчету индукционных систем с помощью этих программных продуктов я видел. Я пробовал считать электромагнитную задачу в 7-й версии, но результат мне не понравился. На простой задачи я получил при весьма мелкой сетке, достаточно не красивое распределение токов. При этом время расчета простой задачи было весьма велико. Существенно выше, чем в Elcut, Ansys или Jmag.

5. Jmag Designer (www.jmag-international.com)

Выбор автора. Очень интересный и быстро развивающийся программный продукт. Русский форум http://maxwell.ipboard-net.ru/index.php?showforum=13

  • Jmag Designer имеет следующие модули для решения задач:
  • Magnetic Analysis – для решения электромагнитных задач в 2D и 3D
  • Thermal Analysis – для решения тепловых задач только в 3D (увы)
  • Electric Field Analysis – для решения электрических задач в 2D и 3D
  • Structural Analysis – для решения задач упругой деформации в 2D и 3D

К сожалению, тепло считается только в 3D, но можно совместить 2D электромагнитную задачу с 3D тепловой. Есть механизм коррекции B(H) от температуры для материала. (Например, стали) Несколько по-другому механизм реализован, чем в Maxwell. Примеров, правда пока не встречал и этим механизмом я пока не пользовался.

Наиболее эффективен Jmag Designer для решения 3D задач. Он имеет просто отличный построитель сетки для 3D моделей. Можно бить сетку, как в автоматическом режиме, так и в ручном. Имеет множество настроек для автоматического режима. Скорость расчета – одна из лучших. При достаточном объеме памяти способен переварить до 10 млн. элементов сетки без особых проблем.

Точность расчета была проверена на практике и не вызывает никаких нареканий. Рекомендую к использованию.

6. Elcut (www.elcut.ru) Международное название Quickfield (www.quickfield.com)

Elcut – это практически единственный Российский программный пакет для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических задач методом конечных элементов. Разработчик находится в С-Петербурге: ПК "ТОР".

Дружественный пользовательский интерфейс, простота описания даже самых сложных моделей, широкие аналитические возможности комплекса и высокая степень автоматизации всех операций позволяют разработчику полностью сосредоточиться на своей задаче. Можно начать работу с ELCUT практически сразу, не отвлекаясь на изучение математических основ вычислительных алгоритмов и особенностей их реализации. ELCUT содержит модули для решения задач:

  • Магнитостатики
  • Синусоидального магнитного поля
  • Нестационарного магнитного поля
  • Электростатики
  • Электрического поля постоянных токов
  • Электрического поля переменных токов
  • Теплопередачи
  • Упругих деформаций

Считает только 2D задачи. Для индукционного нагрева используется модуль синусоидального магнитного поля, теплопередачи и может еще использоваться модуль упругих деформаций.

Программный пакет стоит, сравнительно с зарубежными конкурентами, не очень дорого. Есть скидки для ВУЗов. Считает достаточно быстро и точно. Хорошая поддержка. Разработчики в России. Знаю несколько организаций, где используют этот программный продукт.

7. Cedrat flux 2D/3D (www.cedrat.com)

Французский программный продукт. Этот программный продукт известен мне достаточно давно. Но в России большого распространения не получил. На сайте есть примеры и статьи использования в задачах индукционного нагрева. Может считать электромагнитные и тепловые задачи в 2D и 3D. Интерфейс достаточно древний и путанный. Такое чувство, что вернулся в Windows 3.1. Но разобраться можно. Есть примеры по индукционному нагреву в 2D. Сам я в этом софте не считаю.

8. Comsol multiphysics (www.comsol.com)

Достаточно мощная программа. Может считать не только электромагнитные задачи, но и механику, гидродинамику и еще много чего. Я ей не пользовался, но знаю людей, которые на ней считали индуктора, механику и гидродинамику. Им нравится.

Специализированные программы:

Coil 2D Pro - быстро считает (методом FEM) индуктивность и сопротивление индукторов и катушек разной формы с учетом геометрии катушки и нагреваемой детали.

Правообладателем является СПбГЭТУ: http://www.eltech.ru/ru/nauchnaya-i-innovacionnaya-deyatelnost/obekty-intellektualnoy-sobstvennosti/patenty-i-svidetelstva-2012-goda

А с вопросами по программе лучше сюда: www.rtih.ru

UNIVERSAL 2D - программа для электромагнитного и теплового расчета индукционных систем в 2D (цилиндрическая деталь и круглый индуктор)

UNIVERSAL 3D - программа псевдо 3D. Предназначена для электромагнитного и теплового расчета индукционных систем прямоугольного и квадратного сечения, т.е. прямоугольная деталь греется в прямоугольном индукторе.

Посмотреть подробнее можно тут:

http://www.interm.su/htm/sim_ind_systems.htm

А с вопросами по программе лучше сюда: www.rtih.ru

Эти программы ориентированы на решение конкретных задач индукционного нагрева, поэтому обладают отличной скоростью вычислений и удобным интерфейсом.

А для тех, кто не дружит с современными программными продуктами для расчета индукционных систем - есть классика. Это книги Слухоцкого А.Е. Я сам закончил кафедру СПбГЭТУ, где преподавал и писал свои книги Слухоцкий. Лично я Слухоцкого не застал. Он уже к этому времени умер. Но моими учителями были люди очень хорошо его знавшие. Учился я индукционному нагреву, фактически, по книгам Слухоцкого. В них рассмотрены все основные типы индукторов. Есть примеры расчетов. Даны рекомендации. Бери. Учись. Считай. Не все можно, конечно, точно посчитать, но прикинуть можно – это точно.

Где найти эти замечательные книги. Интернет велик.

  1. Слухоцкий А. Е. и Рыскин С. Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л., «Энергия», 1974. 264 с. с ил.
  2. Слухоцкий А.Е., Немков В.С., Павлов Н.А. Установки индукционного нагрева Учебное пособие для вузов для студентов, обучающихся по специальности "Электротермические установки" Л.: Энергоиздат, 1981. 328 с.
  3. Слухоцкий А.Е. Индукторы. Под ред. А. Н. Шамова - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение,1989. - 69 с; ил.

Вместо заключения.

Книги хорошо, но хороший софт лучше.

inductor-jmag.ru

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ — КиберПедия

Расчет магнитной цепи машины состоит из двух этапов:

предварительного, в котором намечаются все ее размеры (поперечное сечение и длины всех участков магнитной цепи), то есть создается эскиз магнитной цепи машины;

проверочного, цель которого - установление намагничивающей силы, нужной для создания в этой цепи необходимого магнитного потока.

Магнитная цепь машины состоит из пяти участков, соединенных последовательно: сердечника (ярма) якоря, зубцового слоя якоря, воздушных зазоров, сердечников главных полюсов и ярма (спинки) остова.

Определение параметров сердечника якоря.

Выбираем диаметр вентиляционных каналов , а число рядов каналов .

Активную высоту сердечника якоря, согласно [1, с. 133], можно представить в виде формул:

где - индукция в сердечнике якоря, которую, согласно [1, с. 133], принимаем: ;

- коэффициент заполнения сердечника сталью, .

где - внутренний диаметр сердечника.

Необходимый по условию прочности втулки этот диаметр в его средней части (под сердечником) у двигателей опорно-осевого исполнения при двусторонней передаче, согласно [1, с. 134] равно:

где - диаметр вала в средней части.

см.

мм.

Так как , то для уменьшения веса якоря выполняем втулку коробчатой формы.

Геометрическая высота сердечника якоря, согласно [1, с. 133], рассчитывается:

Расчет сердечников главных полюсов и их наконечников.

Расчетная полюсная дуга, согласно [1, с. 17] в долях полюсного деления:

>

где - расчетный коэффициент полюсного деления перекрытия, который согласно [1,с. 17] с учетом долголетней практики тягового электромашиностроения, установлен для машин без компенсационной обмотки в пределах ;

– полюсное деление по якорю:

мм.

Действительная полюсная дуга, согласно [1, с.36] рассчитывается:

где - коэффициент, зависящий от типа воздушного зазора, принимаем равномерный воздушный зазор ;

- воздушный зазор, .

Площадь сечения главного полюса:

где - коэффициент рассеяния главных полюсов;

- индукция в сердечнике главных полюсов, .

Согласно [1, с. 135], при 2р = 4, без компенсационной обмотки

Ширина сердечника, согласно [1, с. 136]:

где - коэффициент заполнения сердечника сталью, ;

- коэффициент, учитывающий подрезы сердечника полюса по углам для лучшего вписывания во внутреннюю полость катушки, .

Ширина опорной полочки:

Высота сердечника предварительно оценивается:

Расчет остова двигателя.

Диаметр внутренней поверхности круглого остова, согласно [1, с. 136] равен:

мм.

Внешний диаметр остова ориентировочно намечаем, согласно [1, с. 137]:

где g w:fareast="EN-US"/></w:rPr><m:t>h</m:t></m:r></m:e><m:sub><m:r><w:rPr><w:rStyle w:val="FontStyle17"/><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:spacing w:val="0"/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="EN-US" w:fareast="EN-US"/></w:rPr><m:t>j</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> - радиальная толщина остова, которую оценивают:

Длина расчетного сечения ярма в осевом направлении:

Расчетное сечение ярма:

Индукция в расчетном сечении ярма:

Величина поднятой осевой линии двигателя над осевой линей колесной пары, согласно [1,с. 138]:

где – расстояние от нижнего, частично или полностью подрессоренного, элемента локомотива до головки рельса, .

Принимаем , тогда:

Магнитная система двигателя представлена рисунке 4.1.

Расчет намагничивающей силы главного полюса и определение магнитного напряжения зубцового слоя полюса.

Определяем магнитное сечение зубцов якоря на высоте 1/3:

где - коэффициент полюсного перекрытия.

Рис. 4.1 Магнитная система двигателя.

Расчетная индукция в зубцах:

По данным [1, с. 599] Приложения №2, находим соответствующую этой индукции напряженность поля . Длина магнитного пути в зубцах .

Магнитное напряжение зубцов:

Аналогично определяем магнитное напряжение других элементов магнитной цепи:

Сечение ярма (спинки) якоря:

Так как магнитный поток в якоре раздваивается, то индукция в ярме якоря:

Длина магнитного пути в ярме якоря .

Магнитное напряжение в ярме якоря:

Сечение сердечника главного полюса:

где 0,93 - коэффициент, учитывающий подрезы сердечника по торцам, вызванные большим радиусом закругления при намотке меди катушки на узкое ребро.

Индукция в сердечнике полюса:

где - коэффициент рассеяния для полюса и остова.

Длина магнитного пути .

Магнитное напряжение сердечника:

Для остова:

а) на участке между полюсами:

По ранее рассчитанной индукции , по табл. 2.8 [1, с. 599], Приложение №2 находим , длина магнитного пути между полюсами .

Магнитное напряжение участка между полюсами:

б) на участке выхода потока из полюса в остов:

Длина магнитного пути .

Магнитное напряжение сердечника:

Для воздушного зазора:

Средняя длина сечения воздушного зазора:

Средняя индукция в воздушном зазоре:

Магнитное напряжение воздушного зазора:

где - заданный расчетный коэффициент использования мощности;

- коэффициент устойчивости при наименьшей степени возбуждения;

- намагничивающая сила обмотки якоря, согласно [1, с. 117]:

Расчет числа витков катушки главного полюса и проверка потенциальных условий на коллекторе.

Намагничивающая сила главного полюса при холостом ходе с запасом 3% на неточность расчета:

На размагничивающее действие реакции якоря, вследствие неточности компенсации прибавляем 5% поперечной намагничивающей силы якоря.

Полная намагничивающая сила главного полюса:

Поперечное сечение катушки:

где – степень возбуждения при номинальном режиме;

- плотность тока в проводнике.

Выбираем для обмотки главных полюсов медную шину размерами 3,05x 25 сечением 76,25 . Число витков обмотки на полюс равно:

вит.

Длина среднего витка катушки главного полюса, согласно [1, с. 153]:

где - радиус закругления катушки:

Сопротивление обмотки возбуждения главных полюсов при t = 20° С:

где - коэффициент подреза, так как катушка подрезана меньше, чем на 1/3 ее высоты, согласно [1, с. 153].

Ом.

Массу меди определяем, согласно [1, с. 153]:

кг.

Размеры катушки главного полюса

Ширина:

Медь 25x1 = 25 мм

Корпусная изоляция 0,16x4x2x2 = 2,08 мм Выступ межвитковой изоляции 0,5 мм Ширина паза в штампе мм

Высота:

Медь 3,05x7 = 21,35 мм

Межвитковая изоляция 0,5х11 = 5,5 мм Корпусная изоляция 0,16x4x2x2 = 2,08 мм Распушение 2,42 мм

Высота в катушке мм

 

5 Расчет щеток, определение рабочей длины коллектора, расчет реактивной э.д.с.

Длина рабочей части коллектора определяется числом и размерами щеток в одном щеткодержателе, а также поверхностью коллектора, необходимой для его охлаждения. В тяговых двигателях число щеткодержателей обычно равно числу полюсов .

Контактная поверхность щеток одного щеткодержателя, согласно [1, с. 86]:

(5.1)

где - плотность тока под щеткой, согласно [1, с. 87] . Принимаем .

см2.

Установим максимально допустимую ширину щетки, согласно [1, с. 87]:

где - укорочение обмотки,

Принимаем

 

Общая длина щеток:

мм.

Намеченная длина щетки:

где - число щеток в щеткодержателе, .

мм.

Выбираем , так как только при такой длине щетки рабочая длина

коллектора удовлетворяет условию нагрева.

Выбираем щетки по размеру .

Уточняем плотность тока под щетками:

А/см2.

Рабочая длина коллектора:

Рабочая длина коллектора оценивается по условию нагрева, [1, с. 88]:

, то есть условие выполняется.

Определяем щеточное перекрытие, согласно [1, с. 87] :

Ширину коммутационной зоны по якорю:

где - ширина проводников в пазу.

Ширина наконечника дополнительного полюса:

Число витков дополнительного полюса:

где - степень компенсации якоря,

Принимаем число витков дополнительного полюса .

Уточняем степень компенсации:

Определение реактивной э.д.с.

Реактивную э.д.с. определяем по формуле Иоффе. Определяем пазовую проводимость:

где - магнитная проницаемость воздуха, ;

- коэффициент, учитывающий увеличение магнитной проводимости от наличия бандажей, ;

- высота участка от верха паза до меди верхнего проводника,

где - коэффициент, учитывающий возникновение вихревых токов в толщах отдельных проводников, оказывающих экранирующие влияние и определяемый в зависимости от приведенной высоты проводника;

- высота паза, занятая медью,

Коэффициент проводимости путей потока рассеяния для лобовых частей:

Коэффициент проводимости потока рассеяния по коронкам зубцов, определяем согласно [1, с. 104]:

где - воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом;

- коэффициент воздушного зазора, согласно [1, с. 122].

Расчетная дуга добавочного полюса:

Определяем общую проводимость потока рассеяния:

Определяем реактивную э.д.с:

В.

 

cyberpedia.su

Расчет постоянного магнита : Механика и Техника

Здравствуйте!Кто-нибудь рассчитывал устройства, где есть постоянные магниты на основе метода конечных элементов или других численных методов (метод конечных разностей, контрольного объема и т.д.)?! Электромагниты мне более менее понятно как рассчитывать по усредненной кривой намагничивания. А вот постоянные магниты…Тут вопрос судя по всему туманный и очень сложный. Я посчитал быстро на основе метода конечных элементов с использованием программы Comsol Multiphysics постоянный магнит по простой модели. Расчет вел в двухмерном приближении в осесимметричной постановке через азимутальную составляющую для вектора магнитного потенциала. Магнитную индукцию рассчитывал из выражения , здесь – остаточная индукция, – относительная магнитная проницаемость, – магнитная проницаемость вакуума, – напряженность электрического поля. Относительную магнитную проницаемость в магните пока что задавал постоянной – так как не знаю где брать кривые намагничивания для постоянных магнитов. Насколько корректно считать постоянные магниты по такой упрощенной модели?!

Хотел сравнить с данными опубликованными в литературе взял книжку «Селиванская. Электромагниты и постоянные магниты». На странице 141тема «Расчет постоянных» магнитов. Но книжка бесполезная – какие то приближенные и лженаучные формулы в ней и ни одного примера расчета, что бы можно было проверить.

Думал может косвенно как то оценить корректность расчета – например через усилие. Т.е. расположить рядом с постоянным магнитом железяку. Усилие посчитаю через тензор Максвелла. Но нет подходящих экспериментальных данных или расчетных данных.

Есть в принципе литература по электрическим машинам с постоянными магнитами на роторе или на статоре. Однако придется тогда моделировать весь двигатель/генератор – а это слишком комплексная задача и там непонятно будет в чем ошибка (т.е. в методе расчета постоянного магнита или в расчете другой части конструкции двигателя/генератора).

Нашел статейку Effective simulation of a macroscopic model for stationary micromagnetics (аннотация к статье). Статья в pdf. Там все через минимизацию функционала (энергии) по Ландау, но распутать и концов найти не могу – какие коэффициенты в формулы подставлять и с чем сравнивать не понятно.

Если кто-нибудь считал постоянные магниты с использованием численных методов или если есть экспериментальные или расчетные данные – посоветуйте литературу или еще что-нибудь. Спасибо за комментарии.

dxdy.ru

Расчет индукторов, дросселей, катушек индуктивности методом численного моделирования FEM

Расчет индукторов, дросселей, катушек индуктивности методом численного моделирования FEM.

Современный подход к разработке сложной электронной и электротехнической продукции предполагает точное проектирование силовых элементов схемы. С ростом мощностей разрабатываемого оборудования, цена ошибок и неточностей в расчетах растет в геометрической прогрессии. А особенно это становится заметно, когда разрабатывается уникальное оборудование.

Безусловно, существует масса литературы по расчету и проектированию трансформаторов, дросселей, катушек индуктивности с сердечником и без сердечника, где рассмотрены большинство стандартных применений.

Для студентов, которые только начинают заниматься электроникой и электротехникой, я всегда рекомендовал замечательную книгу -

Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. 2005г.

Ясное и понятное изложение для начинающих.

Далее, по расчету катушек индуктивности, есть не менее полезная книга-

Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. 1986г.

По расчету трансформаторов напряжения (тока) и дросселей существует масса литературы.

Приводить их нет смысла. Интернет велик. Все можно найти.

Особняком стоят книги по расчету, разработке и конструированию индукторов для технологий индукционного нагрева.

Тут Слухоцкого А.Е. вне конкуренции. Хотя, в последнее время, появилось достаточно много статей и книг, где подробно и более глубоко рассмотрены проблемы проектирования индукторов для конкретных видов технологий индукционного нагрева ТВЧ.

Для простейших случаев существует множество on-line калькуляторов, которые позволяют прикинуть или даже рассчитать простые варианты катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов.

Например, очень хорошая программа Coil32. Сайт - http://coil32.narod.ru/

Позволяет определить основные параметры катушек индуктивности различной формы.

Для простейшего расчета трансформаторов, например, калькулятор радиолюбителя.

Сайт - http://www.radioamcalc.narod.ru/

Но все это расчеты для устройств, в лучшем случае, до 1кВт.

Дальше начинается своя специфика. Особенно если эти устройства работают на частотах выше нескольких десяток кГц.

В мощных высокочастотных дросселях, катушках индуктивности, индукторах, трансформаторах существенно возрастают потери от поверхностных эффектов протекания тока. Высокочастотный ток может легко концентрироваться и перегревать локальные участки силового устройства.

На высокой частоте существенно возрастает сложность точного расчета потерь мощности в магнитопроводе и обмоточном проводе или шинах. Существенно увеличивается влияние на потери многослойность катушки. Учет влияния зазора в магнитопроводе также становится достаточно сложной задачей.

Использование программ численного моделирования FEM позволяет решить большинство технических вопросов, возникающих при расчете и проектировании индукторов, дросселей, катушек индуктивности, трансформаторов, шиносборок и т.д., а также существенно повысить точность расчета и провести оптимизацию проектируемого устройства в кратчайшие сроки во многих случаях без создания натурального макета, что особенно важно для мощных и дорогих устройств.

Несколько слов хотел сказать о индукционных водонагревателях.

Индукционные водонагреватели, индукционные котлы, индукционные парогенераторы – это технически сложные устройства, требующие особенно тщательной проработки и проектирования индукционной системы. В качестве источника питания обычно используется промышленная частота 50Гц с напряжением 220В или 380В. 

Основной проблемой при проектировании индукционных водонагревателей является оптимальное конфигурировании индуцирующей обмотки. Т. е. проектирование геометрии обмотки, числа витков, сечения провода. Необходимо учитывать, что индукционная система имеет cosφ существенно отличный от 1. Поэтому, без установки дополнительного конденсатора, параллельно обмотки, от сети будет потребляться дополнительный реактивный ток. 

Выбор и расчет требуемого компенсирующего конденсатора является обязательным требованием для получения максимального КПД водонагревательного устройства. Также многие путают электрический и тепловой КПД нагревательного устройства. Тепловой КПД для таких устройств действительно может составлять почти 100%.

Принцип работы индукционного котла показан на рисунках:

Одной из лучших программ FEM моделирования электротехнических устройств является программа Jmag-Designer. Сайт - http://www.jmag-international.com/

Несколько примеров расчетов и моделирования индукторв для разных технологий:

1. Расчет и моделирование индукционной системы тигель-индуктор-магнитопровод.

Определение параметров индукционной системы, КПД, распределение тока в индукторе, определение потерь в магнитопроводе.

 

2. Расчет и моделирование процесса нагрева шестерни в индукторе под закалку.

Решалась совместная электромагнитная и тепловая задача.

В результате моделирования были определены параметры индукционной системы, КПД, требуемая мощность, частота и время нагрева под закалку.

 

 

3. Ресчет и моделирование нагрева шейки коленчатого вала под закалку.

Решалась электромагнитная и тепловая задача в 3D с вращением нагреваемой детали (коленчатого вала).

В результате моделирования определены параметры индукционной системы, КПД, требуемая мощность и время нагрева под закалку.

 

4. Еще один вариант расчета и моделирования шейки коленчатого вала под закалку.

Вращение детали присутствует.

 

Несколько примеров расчетов катушек индуктивности и трансформаторов:

- Трансформатор тока.

Частота около 100кГц. Сердечник феррит 2500НМС1. Обмотка задана, как FEM Coil с распределенными витками по геометрии заданной области.

Задается в параметрах число витков и общее сопротивление обмотки.

Моделировалось распределение тока в медной шине и магнитной индукциии в магнитопроводе. Проверялось отсутствие насыщения магнитопровода для различных режимов работы трансформатора тока. Оптимизировалассь конструкция трансформатора тока для ВЧ применений.

 

- Расчет и моделирование трехфазного трансформатора с кожухом.

На рисунке справа показана расчетная схема и схема включения обмоток и нагрузки трансформатора.

Определялся КПД трансформатра (потери в обмотках, сердечнике, кожухе) и рассеяние в различных режимах работы.  

- Расчет, моделирование и анализ потерь в трансформаторе с плоскими обмотками.

Оценивалось распределение потерь в сердечнике и обмотках трансформатора.

inductor-jmag.ru

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ ДВИГАТЕЛЯ — Мегаобучалка

Расчет магнитной цепи системы выполняется для определения размеров магнитопровода и параметров катушек главных и дополнительных полюсов.

Магнитная цепь состоит из пяти участков ,соединенных последовательно:

сердечника(ярма) якоря, зубцового якоря, воздушных зазоров, сердечников главных полюсов и ярма(спинки) остова, в каждом из которых магнитная индукция принимается постоянной по длине участка.

Магнитный поток одного полюса, Вб:

Фо = (60*Е*а) /( N*р*nн)

Фо = (60*240*2,83)/(275,7*2*614,8) =0,08 ,

 

где Uдн -напряжение ТЭД в продолжительном(номинальном) режиме (определяется в соответствии со схемой присоединения ТЭД к ТГ),В

Uдн =Uгн/2 =500/2=250В ;

Е =0,96* Uдн — ЭДС ТЭД в продолжительном режиме, В

Е =0,96*250=240В;

nн — частота вращения якоря в продолжительном режиме, об/мин.

 

Активная длина железа якоря определяется из условия допустимой магнитной индукции Bz1/3 в самом напряженном участке магнитопровода , которым является зубцовый слой , м

lя = 2p*Фо / Bz1/3*bz1/3*zn*0,94*α

lя = 4*0,08 /2,2*0,0187*46*0,94*0,7 =0,25.

Магнитную индукцию в сечении зубца на 1/3 высоты паза, Тл

Bz1/3 = Фо /Qz1/3

Bz1/3 =2,2 ,

предварительно выбираем по рис.8 в зависимости от частоты перемагничивания зубца: f =pnн/60 ; f =2*614,8/60=20,5,

где Qz1/3 -расчетное сечение зубцов для прохождения магнитного потока,м2 ;

α=0,7 — коэффициент полюсного перекрытия.

 
 
Рис.8 Зависимость Bz1/3 от частоты перемагничивания f зуба.

 

Вопрос о принятии односторонней или двухсторонней передачи решается исходя из величины номинального крутящего момента на валу ТЭД, Н*м

Mн=9554*Pтэд/nн*ηтэд

Mн=9554*348,6/614,8*0,9=4875,5 ,

где ηтэд =0,9- КПД тягового двигателя

Т.к. Mн ≤6800 Н*м, то принимаем одностороннюю передачу.

Длина стального пакета якоря lя должна быть проверена по допустимой индукции в воздушном зазоре Вδ , которая не должна превышать 1,0 Тл

Вδ = Фо / α*τ*lя

Вδ = 0,08/0,7*0,387*0,25=1 ,

где величина полюсного деления, см

τ =π *Dя /2p

τ =3,14*49,3/4=38,7

 

Расчет сечения участков магнитопровода.

Сечение воздушного зазора ,через который проходит магнитный поток, м2

Q=α*τ* lя

Q= 0,7*0,387*0,25=0,067

Расчетное сечение зубцов для прохождения магнитного потока,см2

Qz1/3 = α*zn/2р*bz1/3*lя*kn

Qz1/3 = 0,7*46/4*1,87*0,25*0,97=3,6 ,

где kn= 0,97 коэффициент увеличивающий изоляцию листов пакета якоря из электротехнических сталей марок Э11,Э12,Э1300,Э1300А;

α- коэффициент полюсного перекрытия.

Сечение сердечника якоря (без учета зубцового слоя),м2

Qя =kс*hя*lя

Qя =0,97*0,1*0,25=0,024 ,

где kс=0,97 -коэффициент заполнения сердечника сталью;

hя -активная высота сечения сердечника(ярма)якоря, м

hя= Фо/2*Вя*lя* kс

hя= 0,08/2*1,5*0,25*0,97=0,1 ,

где Вя =1,4-1,6 — допустимая индукция в железе якоря.

 

Сечение Qя загружено половинным значением Фо ,так как магнитный поток полюса в сердечнике якоря разветвляется ,замыкаясь на соседние полюса противоположной полярности.

Активная высота сердечника якоря увеличивается при наличии вентиляционных каналов диаметром dк ,которые расположены в nк в шахматном порядке так ,чтобы расстояние между их центрами равнялось 2,5-3,0 dк.

Диаметр каналов обычно принимают dк =0,02-0,03 м.

Число рядов каналов nк=2-3.

При указанном расположении вентиляционных каналов связь между конструктивной hя' и активной hя высотами сечения сердечника якоря определяется формулой

hя' = hя+1/2 dк * nк

hя' =0,1+1/2*0,02*2=0,12 .

Внутренний диаметр сердечника якоря ,м

Dв=Dя-2(hz+hя' )

Dв=0,493-2(0,036+0,12)=0,18.

Величина магнитной индукции в сердечнике якоря, Тл

Вя = Фо /2*Qя ≤1,6

Вя =0,08/2*0,024=1,6 — условие выполняется.

Сечение полюсного сердечника Qm определяется по допустимой индукции Вm в нем. Для тепловозных ТЭД Вm принимаем от 1,5 до 1,7 Тл. Длина сердечника главного полюса lm= lя , ширина bm в значительной степени зависит от величины рассеяния магнитного потока, которое в расчетах учитывается коэффициентом магнитного рассеяния σ=1,15,

bm = σ*Фо /0,95* lm * Вm

bm =1,15*0,08/0,95*0,25*1,6=0,24 ,

где 0,95 -коэффициент ,учитывающий заполнение сердечника полюса сталью.

Окончательная величина сечения полюсного сердечника,м2

Qm =0,95*bm*lm

Qm =0,95*0,24*0,25=0,057.

Переход сердечника полюса в полюсный наконечник ,образующий заплечники ,на которые опирается катушка ,намечают так ,чтобы расстояние ∆=4-6 мм.

Высоту сердечника полюса hm принимаем предварительно hm=0,2*τ ;

hm=0,2*38,7=7,74 см. Окончательно hm выявляется размещением на сердечнике катушки главного полюса ,когда будут установлены ее размеры.

Сечение станины определяем исходя из величины индукции в станине Вs, которая для тепловозных ТЭД находится в пределах (1,4-1,6)Тл

Qs = σ* Фо/2* Вs

Qs = 1,15*0,08/2*1,5=0,03

Толщина остова у главного полюса ,м

hs' =1,1*Qs /lя +0,8*τ

hs' =1,1*0,03/0,25+0,8*0,387=0,059

у дополнительного ,м

hs'' =0,9*Qs /lя +0,8*τ

hs'' =0,9*0,03/0,25+0,8+0,38=0,048

для круглого остова (шестиполюсный ТЭД),м

hs'' =hs'=hs=Qs /lя +0,8*τ

hs'' =hs'=hs=0,03/0,25+0,8*0,38=0,054.

 

megaobuchalka.ru