Реферат на тему Математическая модель электромагнита

Содержание:

Оглавление

Введение. 2

Математическая модель электромагнита. 4

Заключение. 11

Список использованной литературы. 12

Введение:

В настоящее время широкое применение в различных областях промышленности получили электромагнитные устройства, в которых в качестве исполнительного элемента выступает электромагнит, использующийся для осуществления необходимого поступательного перемещения, поворота рабочих механизмов или для создания удерживающей силы. На основе электромагнитов построены разнообразные конструкции электромагнитных замков, клапанов, тормозных, подъёмных, толкающих и других устройств.

С возрастающим уровнем автоматизации к электромагнитным устройствам и их исполнительным элементам предъявляются всё более высокие требования, направленные на уменьшение размеров, массы, обеспечение заданного быстродействия, сокращение сроков разработки, что приводит к необходимости применения эффективных алгоритмов математического моделирования на этапе их проектирования при выполнении многовариантного параметрического синтеза.

Под параметрическим синтезом электромагнитных устройств понимается процедура выбора из множества допустимых значений параметров Х\, хп, тех, которые при заданных ограничениях обеспечивают достижение заданной функции цели Дхь Х2,., её минимума или максимума. Например, в качестве варьируемых параметров могут выступать геометрические размеры электромагнита, а функцией цели служит время срабатывания электромагнита или его объём. При этом задаваемую в виде неравенств область допустимых значений трудно описать аналитически, так как её границы определяются в результате решения сложной нелинейной задачи (например, при нахождении ограничений по магнитной энергии и электромагнитной силе).

Особенно актуальной задачей является разработка новых и усовершенствование существующих алгоритмов математического моделирования и параметрического синтеза электромагнитных устройств. Как показали проведённые автором исследования в ЮРГТУ (НПИ) и на кафедре мехатроники в

Техническом университете Ильменау (Германия) во время ряда научных командировок в рамках стипендий имени Леонарда Эйлера (2008, 2009) и гранта Министерства образования и науки Российской Федерации и Германской службы академических обменов DAAD по программе «Михаил Ломоносов» (2009-2010 г.г.), расчёт одной комбинации значений параметров электромагнитного устройства сводится к решению сложной нелинейной задачи. В результате этого математическое моделирование при параметрическом синтезе может занимать несколько часов машинного времени даже при использовании высокопроизводительной вычислительной техники. Совершенствование методов приводит к существенному сокращению вычислительных затрат и времени на математическое моделирование.

Значительный вклад в решение проблемы совершенствования методов и алгоритмов математического моделирования технических устройств и систем, в частности, электромагнитных устройств, внесли следующие учёные: В.И. Астахов, Ю.А. Бахвалов, Н.И. Горбатенко, А. Джордж, Э. Каленбах, Д. Каханер, О.Ф. Ковалёв, В.И. Лачин, В.И. Лебедев, Лин Пен-Мин, В.Б. Михайлов, К. Моулер, А.Г. Никитенко, С. Нэш, A.B. Павленко, И.И. Пеккер, Г.К. Птах, Ю. В. Ракитский, Н.С. Савёлов, A.B. Седов, А.Н. Ткачёв, М. Хаас, Э. Хайрер, Л.О. Чуа, Т. Штрёла и многие другие.

Заключение:

В результате выполнения работы были рассчитаны основные характеристики электромагнита. На основе этого можно сделать некоторые выводы по поводу его возможного применения на практике, а также разобрать его достоинства и недостатки.

Так, например, очень важным оказывается факт малогабаритности электромагнита, т.к. это приводит к улучшению теплоотдачи обмоток, а следственно к увеличению коэффициента теплоотдачи более чем в 2 раза. Этот факт благоприятно сказывается на нагреве реле.

В процессе выполнения данной курсовой работы была решена задача оптимальности (достижения относительно небольшого числа витков при температуре абсолютного нагрева, не превышающей допустимую.) Однако в этом случае температура перегрева не намного отличается от допустимой, поэтому рекомендуется в этом случае повысить класс изоляционного материала.

Исследованный электромагнит является слаботочным, следовательно, в силовых частях схемы применения данного электромагнита недопустимо.

Главное достоинство данного электромагнита — его быстродействие, что предполагает его оптимальное использование для замыкания и размыкания электрических цепей, так же возможно использование в качестве реле времени с постоянной выдержкой времени .

К относительным недостаткам исследованного электромагнита можно отнести то, что он работает на постоянном токе, а значит, требуется выпрямитель. Однако, по своим масса — габаритным характеристикам исследованный электромагнит выигрывает по сравнению с электромагнитами переменного тока того же класса.

Фрагмент текста работы:

Математическая модель электромагнита.

Устройства, создающие в том ,или ином пространстве магнитное поле, называют магнитами. Магниты могут быть как естественными, так и искусственными.

Например, Земля представляет собой огромный естественный магнит, создающий пoлe так называемого земного магнетизма. Естественными магнитами являются и некоторые сорта железных руд. Однако широкое распространение имеют лишь искусственные магниты: электромагниты и постоянные магниты.

Электромагнит создает магнитное поле с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Для того чтобы усилить это поле и направить магнитный· поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитномягкой стали.

Электромагнит был впервые создан примерно 150 лет назад. За это время электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах — электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т. п.

Устройства техники -связи — телефония, телеграфия и радио — немыслимы -без них применения. Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура.