УПМ (рис.1) складається з:
1 постійного магніту (ПМ) з великою Коеру-цітівной силою (магніт 1);
2 ПМ з малої коерцитивної силою (магніт 2);
3 двох магнітопроводів з електротехнічної сталі;
4 котушка перемагні-чування.
Захоплення сталевого листа 5 відбувається полюсами муздрамтеатру 6.
При намагніченості магнітів так, як показано на рис.1 магнітний по-ток системи замикається через магніти 1 і 2.
Площі поперечного перерізу магнітів підбираються так, щоб магніт-ні потоки обох магнітів, Ф1 і Ф2. дорівнювали один одному.
де: B1. B2 - індукція першого і другого магнітів; S1, S2 - поперечне січі-ня першого і другого магнітів.
Якщо умова (1) виконується магнітний потік, що проходить через по-Люса муздрамтеатру, дорівнює 0, УПМ знаходиться в пасивному стані (пас вибухобезпечний режим), сила тяжіння дорівнює 0.
Якщо умова (1) не виконується, то через полюса муздрамтеатру заступники-кається різниця потоків і виникає невелика сила тяжіння між УПМ і будь-яким магнітним матеріалом, що знаходяться поблизу полюсів муздрамтеатру, що вкрай не бажано для пасивного режиму.
Для переходу в активний режим через обмотку перемагничивания про-пускають імпульс струму. Магніт 2 змінює свою полярність (рис.2). Магніт-ні потоки замикаються через полюси магнітні-топровода і утримувану сталь: Ф = Ф1 + Ф2. виникає сила тяжіння R.
Щоб після перемагнічування магніт 1 повернувся в початкове со-стояння (те ж значення B1 і H1) матеріал магніту 1 вибирається з великою коерцитивної силою і лінійної характеристикою розмагнічування (магніт-ва пружина).
Практично для магніту 2 вибирають сплави альнико, метало-кераміки-етичні сплави; для магніту 1 - магнітотверді ферити.
Для спрощення розрахунку вважаємо, що
- магнітне опір муздрамтеатру і утримуваної стали дорівнює 0;
- магнітне опір в повітряному проміжку між магнітом і магнітопроводом дорівнює 0;
- оскільки довжина середньої силової магнітної лінії магнітного потоку обох магнітів набагато більше повітряного зазору # 948 ;, вважаємо, що
2.1. Вибір і розрахунок розмірів ПМ.
Розрахунок починається з вибору матеріалів обох магнітів. Матеріал вибі-рается за характеристиками розмагнічування магнітів (спинка розмагнічування - рис.3).
У даній роботі вибір проводиться відповідно до за-даними варіантом, таблица1.
Для того щоб виконувалася умова (1) один з магнітів необхідно буде обрізати. Магнітотверді ферити тендітні і не піддаються механічного-ської обробці, обробити різкою можна тільки магніт 2. Тому вибір габаритних розмірів починають з магніту 1.
Напрямок намагніченості вздовж розміру h1.
Розраховуємо необхідну площу магніту 2 з умови (1) і з урахуванням (3) маємо
Значення B r1 і B r2 вибирається за довідником "Постійні магніти" під редакцією д.т.н. проф. П'ятина Ю.М.
Відповідність до варіантом вибираємо типо-раз-мер магніту 2 і розраховуємо площу типорозміру S2 '(площа стандарт-ного магніту 2):
У даній роботі габаритні розміри магнітів обрані так, що S2 '≥ S2, і для магніту 2 досить одного серійно поставляється магніту;
У виробничих умовах, виходячи з технічного завдання на розробку і умов поставки серійних магнітів, можна получітьS2 ' Розраховуємо необхідні розміри магніту 2. Для цього визначаємо величину, на яку потрібно підрізати один або відразу два розміри, визна-рами площа S2 '. Наприклад, при намагніченості вздовж розміру h зменшити площу S2 '= с2 × b2 можна зменшивши розмір b2 або с2. У першому випадку отримаємо (рис.5), у другому. Магнітний потік котушки перемагничивания замикається через магніт 1 (l1ср), через утримувану сталь і полюса муздрамтеатру (l2ср). Для упро-щення розрахунку вважаємо, що l1ср = l2ср = lср; j - щільність струму; S пр - площа перетину дроту. Діаметр проводу вибирається відповідно до варіанта. Тривалість струму перемагничивания визначається тривалістю пере-перехідного процесу перемагнічування, яке не перевищує 3 секунд. Допус-тима щільність струму при одиночному імпульсі тривалістю 3 секунди в 6 ÷ 8 разів (7 разів в середньому) більше щільності постійного струму. Для мідного дроту допустима щільність постійного струму лежить в межах 2.3 ÷ 3.5 A / мм 2 (3.0 A / мм 2 в середньому). Тоді щільність одиночного імпульсу струму дорівнює: Визначаємо величину струму J зі співвідношення (6). Площа вікна обмотки дорівнює Довжина середньої силової лінії магнітного поля дорівнює: де: Р - периметр прямокутника зі сторонами m і f. При f = m площа прямокутника, а отже і площа вікна обмотки матиме максимальне значення (рис.7). Тому приймаємо f = m. тоді: Підставивши (2) і (7) в (5) отримаємо: Щоб обмотка помістилася в вікно намотування повинно виконуватися від-носіння Розмір a (ширина полюса муздрамтеатру) визначається по максималь-ному потоку магнітного поля. де Sn - перетин полюса муздрамтеатру. Магнитопровод виготовляється з електротехнічної сталі, індукція в магнітопроводі (bст) не перевищує 1.5 Тл. Практично індукція стали вибирається в межах (1.1 - 1.5) Тл, в залежності від марки стали. 2.3. Розрахунок геометричних розмірів муздрамтеатру. Розмір d визначається габаритними розмірами магнітів. Якщо жоден з розмірів с2 або В2 магніту 2 нерівні розміром d (рис. 7), то магніт 2 підрізає з двох сторін так, щоб с2 або В2 дорівнював d. Якщо розміри магнітів 1 і 2 по ширині УМП (за розміром d) ні дорівнюють один одному, муздрамтеатр матиме складну конфігурацію, отже, різко знижується технологічність УПМ. В іншому випадку УМП матиме ступінчасту конфігурацію, що призведе до необґрунтованого збільшення магнітних потоків розсіювання. 2.4. Розрахунок сили захоплення сталевого листа. Сила взаємодії між магнітопроводом і сталлю створюється маг-нітних потоками обох магнітів і визначається за формулою: де: W - енергія магнітного поля в зазорі; d - величина повітряного зазору. Робоча точка магнітного ланцюга УПМ знаходиться на прямій магнітного повернення, тому магнітна ланцюг в даному випадку буде лінійною. Вона може бути представлена у вигляді джерела (з магніторушійної силою і внутрішнім магнітним опором Rвн), що працює на навантаження у вигляді двох паралельно включених опорів: магнітного опору робочого зазору r1 і магнітного опору шляхів розсіювання r2. Звідси для потоку одного магніту отримаємо вираз: де lМ - довжина магніту. Аналогічно для енергії магнітного поля отримаємо вираз: Малі зміни довжини повітряного зазору не впливають на величини Rвн. r2. Тому можна вважати, що r1 = f (d). Магнітний опір зазору одно: Тоді можна отримати наступне вираження: і формула для розрахунку сили матиме вигляд: Оскільки робоча точка знаходиться на прямій магнітного повернення, то внутрішній опір магніту дорівнюватиме: де FВН - частина магніторушійної сили, що витрачається всередині магніту; SМ - площа поперечного перерізу магніту; ВМ - індукція намагніченості; НВН - напруженість поля всередині магніту. Як видно з рисунку 8 де: - магнітна жорсткість фіктивного закритичного матеріалу. Для розрахунку магнітного опору шляхів розсіювання r2 можуть бути використані різні формули, але так як в даному випадку величина повітряного зазору невелика, можна застосувати найбільш просту формулу Ротерса: Тоді формула для визначення сили після підстановок набуває вигляду: Після перетворень отримуємо формулу: Оскільки сила захоплення буде створюватися двома магнітами, то остаточний вид формули набуває вигляду: де m0 = 4 × p × 10 -7 - магнітна постійна; Br1. Br2 - залишкова Індуктори ція першого і другого магнітів, вибирається за довідником; Sn1, Sn2 - перетин полюсів муздрамтеатру у магнітів 1 і 2 (рис.9), розміри Sn1 і Sn2 визначаються розміром d і висотою магнітів. Для магніту має розмір рівний ширині пристрою площа по-поперечного перерізу і площа полюса муздрамтеатру рівні. Їхнє ставлення у формулі (10) дорівнюватиме 1 (на малюнку це магніт 2). - магнітна жорсткість магніту 1, - магнітна жорсткість магніту 2. Робочі точки обох магнітів лежать на характеристиці размагнічіва-ня, тому B01 = Br1. B02 = Br2. H01 = Hc. Значення H02 (коерцитивної сила фіктивного закрітічного матеріалу для магніту 2) визначається гра-фического методом. Для заданого матеріалу магніту 2 в довіднику "По-постійні магніти" знаходиться графік кривої розмагнічування B = f (H). У точці B = Br проводиться дотична лінія до перетину з віссю абсцис (рис.9). Точка перетину дотичній з віссю абсцис визначає зна-ня H02. d - повітряний зазор між полюсами муздрамтеатру і утримуваної сталлю визначається чистотою обробки полюсів муздрамтеатру і по-поверхні стали. d = AM + Aст. де AM і Aст середня висота шорсткості полюсів маг-нітопровода і стали. Значним AM можна знехтувати, оскільки полюса муздрамтеатру при виготовленні шліфуються з високим ступенем чистоти обробки. d = Aст. Значення Aст вибирають по заданому варіанту. 3. Оформлення розрахунку Пояснювальна записка повинна містити наступні розділи: Вихідні дані повинні бути зведені в таблицю: Марка магніту, магнітні властивості і розміри, (наприклад 25 БА 150 Br = 0,38Т, Нс = 145 кА / м, з1 = 68мм, b1 = 40мм, h1 = 16мм) Марка магніту, магнітні властивості і розміри, (наприклад ЮНД4 Br = 0,5 т, Нс = 40 кА / м, с2 = 43,5мм, b2 = 47мм, h2 = 11мм) Дані обмотувального дроту (діаметр проводу, максимальний діаметр проводу, коефіцієнт укладання) (Наприклад: Æ 1,0; Æmax = 1,09, коефіцієнт укладання 0,33) Величина повітряного зазоруСхожі статті