Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor

Licență
8/10 (1 vot)
Domeniu: Electrotehnică
Conține 1 fișier: docx
Pagini : 79 în total
Cuvinte : 15179
Mărime: 12.84MB (arhivat)
Cost: 7 puncte
Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Conf. Univ. Dr. Ing. Cazacu Dumitru
Universitatea din Piteşti Facultatea de Electronică, Comunicaţii şi Calculatoare Domeniul: INGINERIE ELECTRICĂ Specializare: ELECTROMECANICĂ

Cuprins

Introducere . 4

I. Noțiuni Introductive . 5

1.1 Electromagneți și noțiuni generale . 5

1.2 Clasificarea electromagneţilor . 6

1.3 Tipuri constructive . 7

1.4 Bobina electromagnetului. 10

1.5 Noțiuni teoretice .

1.5.1 Fundamente de magnetism .

1.5.2 Câmpul magnetic dat de curent .

1.5.3 Forța exercitată de un câmp magnetic .

1.5.4 Efecte secundare .

1.5.5 Pierderile prin miez .

1.6 Bazele Electromagnetismului .

1.6.1 Mărimi ce caracterizează starea electromagnetică a unui corp .

1.6.2 Mărimi ce caracterizează câmpul electromagnetic .

1.6.3 Mărimi derivate .

1.7 Forţe dezvoltate de principalele tipuri de electromagneţi .

II. Dinamica Electromagnetului . 24

2.1 Mărimile de stare caracteristice regimului dinamic .

2.1.1 Caracteristica i=f(t) .

2.2 Dinamica electromagnetului de curent continuu . 28

III. Simularea electromagnetului folosind FLUX 11.2® . 32

3.1 Mediul de simulare FLUX . 33

3.2 Dezvoltarea modelului în FLUX . 39

3.3 Regimul static determinat în FLUX . 48

3.4 Regimul dinamic determinat în FLUX . 53

IV. Validarea modelului numeric printr-o machetă experimentală . 61

4.1 Elementele principale ale machetei experimentale . 61

4.2 Rezultate experimentale . 65

V. Concluzii generale. Contribuții și perspective . 70

Bibliografie . 72

Anexe . 73

Extras din document

INTRODUCERE

Am ales să studiez comportamentul în regim dinamic al electromagnetului de curent continuu în mediul de simulare FLUX® deoarece electromagneții sunt probabil cele mai răspândite dispozitive electromagnetice, având o importanță însemnată în majoritatea ramurilor industriale iar înainte de orice proiectare fizică a unui produs este necesară o proiectare virtuală urmată de o simulare pentru a-i putea analiza diferiți parametri fără a fi necesară o investiție majoră.

Electromagnetul este un magnet temporar a cărui stare de atracție sau respingere al unui material feromagnetic, este determinată de prezența curentului electric într-un circuit de excitație.

Importanța simulării în mediul virtual și studierii regimului dinamic al unui electromagnet înaintea proiectării fizice și analitice rezidă în abilitatea de a analiza cu ușurință potențialele zone de îmbunătățire a geometriei sau a specificațiilor electrice. Această analiză poate duce la verificarea și optimizarea electromagneților încă din faza de proiectare fără a fi necesară construirea prototipurilor fizice. Acest lucru este posibil datorită versatilității mediului de simulare și abilității sale de a segmenta și împărți sarcina de lucru către mai multe nuclee ale calculatorului, lucru care ne permite folosirea unui număr mai mare de noduri.

Obiectivul acestei lucrări de licență este de a modela și simula în mediul FLUX® un electromagnet de reținere de curent continuu cu plonjor cu cap tronconic pentru a-i studia comportamentul în regim dinamic. Modelul numeric realizat a fost validat experimental. Modelul simulat a fost folosit pentru analiza parametrilor în regim dinamic. Această analiză în regim tranzitoriu poate fi urmată de către o fază de optimizare care la rândul ei ne va permite să realizăm electromagneți cu specificații superioare doar prin modificarea geometriei fără a modifica cantitatea de materie primă folosită în proiectarea fizică a produsului. De asemenea, într-un mediu de simulare virtuală putem testa o multitudine de materiale, fiecare având proprietățile sale iar costul realizării acestui lucru este inferior costului pentru a realiza acest studiu comparativ folosind modelul experimental. Odată validat modelul numeric realizat în FLUX® vom putea modifica parametri în funcție de necesități însă trebuiesc luate în calcul erorile. Ca și soluție a acestei erori pe care am întâlnit-o în momentul comparării rezultatelor celor două moduri de simulare, cel virtual și cel experimental, ar fi fost determinarea experimentală a curbei de saturație a materialului și compararea sa cu cea dată de producător, pentru a putea determina eroarea și pentru a o include ulterior în comparațiile dintre determinările numerice și determinările experimentale.

CAPITOLUL 1

Noțiuni introductive

Un electromagnet este un tip de magnet al cărui câmp magnetic este produs de un curent electric. Câmpul magnetic dispare când alimentarea este întreruptă. Electromagneții sunt constituiți dintr-un număr mare de spire care creează câmpul magnetic. Spirele sunt înfășurate în jurul unui miez magnetic construit dintr-un material ferimagnetic sau feromagnetic ca de exemplu fierul; miezul magnetic are rolul de a concentra fluxul magnetic astfel făcând magnetul să fie mai puternic, având dimensiuni mai mici. [1] [10]

1.1 Electromagneți și noțiuni generale

Forţele de interacţiune între electromagneţi şi corpurile din materiale feromagnetice sau conductoarele parcurse de curenţi, situate în câmpul magnetic al acestora sunt denumite forţe electromagnetice.

Mecanismul format din înfășurări (bobine) de excitaţie şi corpuri feromagnetice acţionate prin forţe electromagnetice este denumit mecanism electromagnetic. Partea fixă a mecanismului, din material feromagnetic, supusă polarizării magnetice produse de câmpul magnetic al bobinei de excitaţie este denumită armătură fixă, iar partea mobilă, armatură mobilă .

Fig. 1.1 – Electromagnet [16]

Forţa electromagnetică corespunzătoare distanţei maxime (întrefier maxim) între armătura mobilă şi cea fixă este denumită forţă de atracţie inițială iar forţa corespunzătoare distanţei minime între armătura mobilă şi cea fixă este denumita forţă de atracţie finală sau forţă portantă.

Drumul străbătut de armătura mobilă, din poziţia deschis până la poziţia închis a electromagnetului, este denumit cursa electromagnetului. [10]

Electromagneţii sunt utilizaţi atât în construcţia aparatelor de comutaţie, cât şi a unor echipamente de ridicare şi transport, la realizarea cuplelor electromagnetice, la fixarea pe maşini unelte a unor piese ce urmează a suferi prelucrări etc.

În construcţia aparatelor electrice de comutaţie, electromagneţii sunt utilizaţi ca organ motor al contactoarelor, ruptoarelor, declanşatoarelor, întreruptoarelor, servind la stabilirea sau întreruperea mecanică a unor contacte, în mod direct, sau prin intermediul unui percutor care eliberează energia unui resort precomprimat. De asemenea, electromagneţii intră in construcţia electrovalvelor şi a dispozitivelor de acţionare ale aparatelor electrice. [2]

Bibliografie

[1] Gh. Hortopan, Aparate electrice, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1984.

[2] P. Andea, Electromagneți, Ed. Helicon, Timișoara, 1993.

[3] P. Andea, Dispozitive electromagnetice pentru acționări electrice, I.P.T.V, Timișoara, 1983.

[4] N. Bogoevici, Electrotehnică și măsurări electrice, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1979.

[5] Gh. Hortopan, Aparate electrice de comutație, Ed. Tehnică București, 1985.

[6] Al. Vasielievici, Aparate electrice, I.P.T.V. Timișoara, 1987

[7] U. Wiener, Măsurări electrice industriale, Ed. Tehnică, București, 1969

[8] Gh. Hortopan, Aparate electrice de joasă tensiune, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1980.

[9] Gh. Hortopan, Aparate electrice de joasă tensiune, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1969.

[10] R. Carl, Electromagnet Hyperphysics, Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State University, 2009.

[11] A. Kumar, Intelligent Mechatronic Systems Modelling, Springer Media, 2012.

[12] P. Andronescu, Bazele electrotehnicii, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1972.

[13] I. Antoniu, Bazele electrotehnicii, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1974.

[14] C. Mocanu, Teoria circuitelor electrice, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1979.

[15] R. Beloiu, Acționări Electrice, Note de curs, Pitești, 2014.

[16] D. Cazacu, Echipamente Electrice, Note de curs, Pitești, 2013.

[17] L. Constantinescu, Teoria circuitelor electrice, Note de curs, Pitești, 2012.

[18] L. Constantinescu, Teoria câmpului electromagnetic, Note de curs, Pitești, 2012.

[19] C. Stoica, Convertoare Electromagnetice, Note de curs, Pitești, 2013.

[20] D. Cazacu, Metode Numerice, Note de curs, Pitești, 2013.

[21] D. Cazacu , Metode Numerice, Ed. Sitech, Craiova, 2013.

[22] K. Hameyer, Numerical Modelling and Design of Electrical Machines and Devices, Am. Technical Society, 1999.

[23] J.N. Reddy, An Introduction to the Finite Element Method, McGraw-Hill, 2006.

[24] R. Krishnan, Electric Modelling, Prentice, 2001.

[25] M. Crișan, Al. Anghel, Tranziții de fază și fenomene critice, Editura Dacia, 1983

[26] S.V. Vonsovski, Teoria modernă a magnetismului, Editura Tehnică, 1956

Preview document

Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 1
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 2
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 3
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 4
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 5
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 6
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 7
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 8
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 9
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 10
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 11
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 12
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 13
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 14
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 15
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 16
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 17
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 18
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 19
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 20
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 21
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 22
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 23
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 24
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 25
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 26
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 27
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 28
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 29
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 30
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 31
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 32
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 33
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 34
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 35
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 36
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 37
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 38
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 39
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 40
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 41
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 42
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 43
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 44
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 45
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 46
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 47
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 48
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 49
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 50
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 51
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 52
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 53
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 54
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 55
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 56
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 57
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 58
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 59
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 60
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 61
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 62
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 63
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 64
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 65
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 66
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 67
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 68
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 69
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 70
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 71
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 72
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 73
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 74
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 75
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 76
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 77
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 78
Studiu numeric și experimental al electromagnetului cu plonjor - Pagina 79

Conținut arhivă zip

  • Studiu numeric si experimental al electromagnetului cu plonjor.docx

Alții au mai descărcat și

Constructia, Tehnologia de Fabricare si Incercare a Contactoarelor

Memoriu Justificativ Evoluția actuală în domeniul aparatelor electrice a permis contactoarelor să îşi găsească o foarte mare utilizare în...

Contactor Electromagnetic

Capitol I MODELE MATEMATICE DIFERENTIALE ALE CAMPULUI ELECTROMAGNETIC 1.1. MARIMI DE STARE ALE CAMPULUI ELECTROMAGNETIC În orice punct din...

Reglarea Automată a Nivelului

Elemente Arcuitoare Generalitati: Folosirea elementelor arcuitoare în constructia produselor electrotehnice este legata de principiul de...

Ai nevoie de altceva?