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4.1电磁铁的设计参数8
4.2起重电磁铁的计算8
6结论10
7参考文献12
一.概述
1.1直流盘式起重电磁铁
起重电磁铁,顾名思义,就是在工业领域应用的,作为用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料或用作电磁机械手,夹持钢铁等导磁性材料。
电源通过控制部分给电磁铁输入直流电,电磁铁产生强大磁场并对铁磁性物质产生吸力,把电能转换为机械能,从而达到搬运各种铁磁性物料的目的。
1.2直流盘式起重电磁铁的特点
1、采用全密封结构,防潮性能好。
2、经计算机优化设计,结构合理、自重轻、吸力大、能耗低。
3、励磁线圈经特殊工艺处理,提高了线圈的电器和机械性能,绝缘材料热等级达到C级,使用寿命长。
4、普通型电磁铁的额定通电持续率由过去的50%提高到60%,提高了电磁铁的使用效率。
5、超高温型电磁铁采用独特隔热方式,其中被吸物温度有过去的600℃提高700℃,扩大了电磁铁的适用范围。
6、安装、运行、维护简便。
二.起重电磁铁原理
2.1电磁感应原理
当在通电螺线管内部插入铁芯后,铁芯被通电螺线管的磁场磁化。
磁化后的铁芯也变成了一个磁体,这样由于两个磁场互相叠加,从而使螺线管的磁性大大增强。
为了使电磁铁的磁性更强,通常将铁芯制成蹄形。
但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反,一边顺时针,另一边必须逆时针。
如果绕向相同,两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消,使铁芯不显磁性。
另外,电磁铁的铁芯用软铁制做,而不能用钢制做。
否则钢一旦被磁化后,将长期保持磁性而不能退磁,则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制,而失去起重电磁铁应有的优点。
2.2磁化曲线
磁导体的磁导率不是常数,而是H值的非线性函数,
故磁导体的磁化曲线时非线性的,函数图如下图所示:
图2-1磁化曲线
2.3电磁铁材料
内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。
通常制成条形或蹄形。
铁芯要用容易磁化,又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后就随之消失。
软磁材料:
软磁材料矫顽力小,磁导率高,剩磁也不大,所以磁滞现象不明显,常用的有:
电工纯铁,硅钢,高磁导率合金,高频软磁材料和非晶态软磁合金等
2.4电磁铁的吸合
要保证电磁铁可靠动作,在整个工作行程内,吸力均大于反力。
一般电磁铁均选择衔铁释放位置为设计点,在该点应保证吸力可以克服反力而使衔铁动作。
图2-2吸力反力特性曲线
有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型,对于快速执行要求可达到3~4ms,如极化继电器。
对于慢速要求的可达300~500ms。
为了获得慢速要求,可采用带短路环的拍合式和吸入式。
三.直流盘式起重电磁铁图
3.1直流盘式起重电磁铁装置图
图3-1直流盘式起重电磁铁装置图
3.2磁路图
图3-2磁路图
四.起重电磁铁的设计.
4.1起重电磁铁的设计参数
用途:
专供起重生铁锭和中等尺寸废钢之用
型式:
园盘式
被吸物温度:
常温
通电持续率:
50%
环境温度:
To=-5℃~+40℃
线圈额定电压:
Ue=220V(直流)
最大额定电压:
Umax=1.05Ue
允许温升:
(H级绝缘)T=160℃
起重能力和某些限定数据:
电磁铁外半径R:
0.65m
自重:
≤3000kg
功率参考值:
11.1KW
起重能力:
生磁体或废钢1100kg
铸铁铁屑600kg
计算用等效衔铁厚度0.08m
4.2起重电磁铁的计算
(一)、电磁铁的原始数据
1、初始吸力QH=1100(公斤)
3、容许温升160(℃)
4、工作制:
长期工作制τ=1;
短时工作制τ<1;
重复短时工作制τ<1。
重复短时工作制还应给出接通时间或循环时间。
采取长期工作制。
5、电磁铁的工作电压。
(二)、初算
根据磁通最优密度曲线查表,磁感应强度B=3000
根据电磁吸力公式QH=π
(公斤)
(1)
由
(1)式得R1=
=55(cm)
(三)、初算线圈的总磁动势方程
表5-1内外磁极中心距与工作气隙的关系
内外磁极中心距
(cm)
等值工作气息(cm)
铸铁块或中等尺寸废钢
小块碎铁或铁屑
70~100
20~25
25~40
50~70
15~20
25~35
50以下
10~15
15~25
δ取0.35
F∑=
kct=2857
kct=1.2~1.55
试验表明,导磁体内磁动势占电磁铁总磁动势的10~25%,非工作气隙中的磁动势占总磁动势的5~10%,则材料选择最经济。
取磁导体中的磁势降为气隙磁势的18%,非工作气隙中的磁势降为气隙中磁势的10%,则
式中KCT=
=1.28
0.78=1-(10%+18%)
(三)、确定线圈长度和高度
LK=
=8.2cm
式中:
漆包线的电阻率ρθ=2.4×
10-2Ωcm2/m漆包线90℃时电阻率
散热系数K=1.16×
10-3W/cm2℃
fK-填充系数取0.48
表4-1fK填充系数
漆包线直径(mm)
手动绕线
自动绕线
0.1
0.44
0.38
0.15
0.495
0.2
0.535
0.48
0.3
0.54
0.4
0.57
对于比值
=
=0.82(线圈子的长高比,也叫窗口尺寸),如果吸力增大或行程减小,可减小此值。
线圈高度H=R2-R1=65-55=10(cm)
确定漆包线的直径
d=
=0.42(mm)
结论
本课程设计通过运用直流盘式起重电磁铁的概念及特点,通过电磁感应原理,将铁芯材料磁化将电磁能转化为机械能。
根据实际设计参数设计线圈的内径,高度和线径以达到实际需要。
通过改变线圈的长高比可以适应行程的变化。
参考文献
[1]夏天伟,丁明道.电器学.北京:
机械工程出版社,1999.
[2]杨儒贵.电磁场与电磁波.北京:
高等教育出版社,2003.
[3]王宝龄.电磁电器设计手册.北京:
国防工业出版社,1989.
[4]张冠生.电器理论基础.北京:
机械工业出版社,2002.
[5]方大千.高低压电器速查速算手册.北京:
中国水利水电出版社,2004.
[6]张节容.高压断路器原理和应用.北京:
清华大学出版社,2002.
[7]熊泰昌.真空开关电器.北京:
中国水利水电出版社,2002.
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