Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Физика->Курсовая работа
Преобразовательная техника является одним из наиболее эффективных направлений электротехники Преобразовательные устройства служат для преобразования п...полностью>>
Физика->Лабораторная работа
Испытания генератора переменного тока 2 выполняются в лабораторных условиях с использованием основных элементов системы электроснабжения: выпрямительн...полностью>>
Физика->Курсовая работа
Электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительной легкос...полностью>>
Физика->Лабораторная работа
В реальных жидкостях при перемещении одних слоев относительно других возникают более или менее значительные силы трения Со стороны слоя, движущегося б...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Физика

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Соленоиды на переменном токе применяются в качестве индуктора для индукционного нагрева в индукционных тигельных печах.

4. Расчет намагничивающего устройства для магнитопорошкового метода неразрушающего контроля

Исходные данные для расчета:

1 Соленоид круглого сечения диаметром 30 мм и длиной 200 мм;

2 Материал сердечника – Сталь 20;

3 Провод обмотки соленоида – медный;

4 Напряженность магнитного поля в центре соленоида – 100 А/см при постоянном токе 1А.

Магнитная индукция поля В связанна с напряженностью магнитного поля Н соотношением , для воздуха , поэтому формула представляется в виде

(4.1)

Если витки соленоида расположены вплотную или очень близко друг к другу, то соленоид можно рассматривать, как систему последовательно соединенных круговых токов одинакового радиуса с общей осью.

Рассмотрим поле кругового витка с током. В центре О кругового витка радиуса R с электрическим током I векторы dB магнитных полей всех малых элементов витка направлены одинаково – перпендикулярно плоскости витка (за чертеж) в соответствии с рисунком 4.1.

Рисунок 4.1 – Магнитная индукция кругового витка с током

Также направлен и вектор В результирующего поля всего витка. По закону Био – Савара – Лапласа:

(4.2)

где - угол, под которым из очки О виден элемент dl витка.

Интегрируя это выражение по всем элементам витка, т.е. по l от 0 до 2πR или по α от 0 до 2π, получаем:

(4.3)

Определим теперь магнитную индукцию поля витка с током в точке, лежащей на оси витка, т.е. на прямой ОО', проходящей через центр витка перпендикулярно его плоскости в соответствии с рисунком 4.2.

Рисунок 4.2 – Магнитная индукция поля витка с током в произвольной точке

На рисунке показан круговой виток радиуса R, плоскость которого перпендикулярна плоскости чертежа, а ось ОО' лежит в этой плоскости. В точке А на оси ОО' векторы для полей различных малых элементов dl витка с током I не совпадают по направлению. Векторы dВ1 и dВ2 для полей двух диаметрально противоположных элементов витка dl1 и dl2, имеющих одинаковую длину (dl1= dl2= dl), равны по модулю:

(4.4)

Результирующий вектор dВ1 + dВ2 направлен в точке А по оси ОО' витка, причем

(4.5)

Вектор В индукции в точке А для магнитного поля всего витка направлен также вдоль оси ОО', а его модуль

(4.6)

Если воспользоваться понятием вектора pm магнитного момента витка с током I

(4.7)

где S – площадь поверхности, ограниченной контуром,

то выражение (4.6) можно переписать в форме

(4.8)

Рисунок 4.3 – Сечение соленоида

На рисунке 4.3 показано сечение соленоида радиуса R и длины L с током I. Пусть n – число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.

Магнитная индукция В поля соленоида равна геометрической сумме магнитных индукций Bi полей всех витков этого соленоида. В точке А, лежащей на оси соленоида О1О2, все векторы Bi и результирующий вектор В направлены по оси О1О2 в ту сторону, куда перемещается буравчик с правой резьбой при вращении его рукоятки в направлении электрического тока в витках соленоида. На малый участок соленоида длиной dl вдоль оси приходится ndl витков. Если l – расстояние от этих витков до точки А, то согласно формуле (4.8), магнитная индукция поля этих витков

(4.9)

Так как и , то

(4.10)

(4.11)

В нашем случае , поэтому

(4.12)

Учитывая формулу (4.1) приравняем значения магнитной индукции и получим выражение для напряженности магнитного поля:

(4.13)

Из этой формулы найдем число витков намотки, приходящихся на единицу длины соленоида:

(4.14)

Подставив известные нам значения в формулу (4.14) получим n=102 витка в 1 см.

Число витков намотки находится по формуле:

(4.15)

Получаем N=2040 витков.

Для обмотки соленоида в соответствии с током, проходящим по ней, выбираем медную проволоку в соответствии с таблицей 4.1.

Таблица 4.1 – Основные параметры медных обмоточных проводов

Таким образом, выбираем провод марки ПЭВ-1 с диаметром сечения 0,86 мм.

Число витков проволоки данного сечения, укладывающихся в длину соленоида определяется по формуле:

(4.16)

Подставив известные данные получаем N=233 витка. То есть в нашем случае получена девятислойная катушка.

Рассчитаем массу соленоида. Для этого сначала рассчитаем массу его обмотки. Для этого нам нужно вычислить длину проволоки обмотки. Ее можно вычислить зная количество витков и длину каждого витка. Учитывая, что радиус витка в каждом слое намотки будет меняться в соответствии с рисунком 4.4, рассчитаем длину проволоки намотки каждого слоя отдельно.

Рисунок 4.4 – Сечение соленоида

Для первого слоя обмотки радиус витка будет равен сумме диаметра соленоида и двух радиусов проволоки.

(4.17)

Получаем D1=30,86 мм.

Длину витка обмотки рассчитываем по формуле

(4.18)

Длина витка обмотки первого слоя С1=96,9 мм.

Длину обмотки первого слоя вычисляем как произведение числа витков и длину одного витка:

(4.19)

Получаем l1=22,6 м.

Проводя подобные вычисления получим длины всех поледующих обмоток:

l2=23,8 м;

l3=25,1 м;

l4=26,4 м;

l5=27,6 м;

l6=28,9 м;

l7=30,1 м;

l8=31,4 м;

l9=32,6 м.

Длина всей проволоки представляется как сумма длин обмотки каждого слоя:

(4.20)

Получаем l=248,5 м.

В соответствии с таблицей 3.1 на 100 м проволоки приходится 455г.

Получаем массу обмотки mобм=1,13 кг.

Рассчитаем массу сердечника. Для этого нужно вычислить его объем по формуле:

(4.21)

Получаем объем соленоида V=141,3 см3.

Зная плотность вещества, из которого изготовлен сердечник соленоида, в нашем случае это сталь-20, можно вычислить массу сердечника по формуле:

(4.22)

Плотность вещества ρ=7859 кг/м3.

Таким образом масса сердечника равна mсерд=1,1 кг.

Масса всего соленоида является суммой масс обмотки и сердечника.

m=mобм + mсерд (4.23)

Тогда масса соленоида равна m=2,23 кг.

Мы получили соленоид с сердечником из материала сталь-20 с девятислойной обмоткой медной проволокой марки ПЭВ-1 массой 2,23 кг.

Заключение

В данном курсовом проекте было рассчитано намагничивающее устройство для магнитопорошкового метода неразрушающего контроля.

В настоящее время магнитопорошковый метод неразрушающего контроля широко распространен. Магнитный контроль используется для обнаружения дефектов в объектах с самыми различными размерами и формами. С его помощью можно довольно быстро обнаружить волосовины, трещины различного происхождения, закаты и непровары сварных соединений.

Магнитный метод неразрушающего контроля активно применяется сегодня при поиске микродефектов в различных изделиях из ферромагнитных материалов.

Магнитопорошковый контроль нашел очень широкое применение на железнодорожном транспорте, в авиации, судостроении, химическом машиностроении, автомобилестроении, нефтедобывающей и газодобывающей отраслях (контроль трубопроводов). Магнитно порошковый контроль имеет очень высокую производительность, чувствительность, также удобную наглядность результатов контроля. При грамотном использовании данного метода могут быть обнаружены дефекты даже в начальной стадии их появления.

В ходе работы над курсовым проектом были рассмотрены природа магнитного поля, его основные характеристики; магнитные свойства различных веществ и источники магнитного поля.

Также рассмотрено устройство электромагнитов, их классификация, применение и примеры использования.

Рассмотрены катушки индуктивности и их частный случай – соленоид, а также его применение.

По заданным параметрам сердечника и провода обмотки был рассчитан соленоид круглого сечения, который является составной частью намагничивающего устройства для магнитопорошкового метода неразрушающего контроля.

Список использованной литературы

1 Бессонов Л.А., Теоретические основы электротехники – М., 1989;

2 Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры – М.: Энергия, 1992;

3 Вонсовский С.В., Магнетизм – Москва: Наука. – 1971;

4 Гершензон Е.М., Радиотехника / Е.М. Гершензон, Г.Д. Полянина, Н.В. Соина – М.: Просвещение, 2001;

5 Грабовский Р.И., Курс физики – М.: Высш. школа, 1992;

6 Детлаф А.А., Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М.: Высшая школа, 1989;

7 Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л., Основы физики – М.: Высшая школа, 2001;

8 Зисман Г.А., Курс общей физики: В 3 т. Т. 2. / Г.А. Зисман, О.М. Тодес – М.: Наука, 1979;

9 Иванов Б.С., Энциклопедия начинающего радиолюбителя: Описания практических конструкций – М.: Патриот, 1992;

10 Иродов И.Е., Основные законы электромагнетизма – М.: Высш. шк., 1991;

11 Калантаров П.Л., Цейтлин А.А., Расчет индуктивностей. Справочная книга – М.: Энергоатомиздат, 1986;

12 Карпов Р.Г., Карпов Н.Р., Электрорадиоизмерения – М.: Высш. школа, 2004;

13 Клюев В.В., Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. Т. 4 – М.: Машиностроение, 2006;

14 Коваль А.В., Радиодетали, радиокомпоненты и их расчет – М.: Сов.радио, 2003;

15 Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике – М.: Наука, 1988;

16 Немцов М.В., Справочник по расчету параметров катушек индуктивности – М.: Энергоатомиздат, 1992;

17 Поляков В.Т., Посвящение в радиоэлектронику – М.: Радио и связь, 1988;

18 Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы – М.: Сов. Радио, 2001;

19 Рычина Т.А., Зеленский А.В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы – М.: Радио и связь, 1989;

20 Савельев И.В., Курс общей физики – М.: Наука, 2002;

21 Сивухин Д.В., Курс общей физики – М.: Физматлит, 2004;

22 Сидоров И.Н., Христинин А.А., Скорняков С.В., Малогабаритные магнитопроводы и сердечники. Справочник – М.: Радио и связь, 1989;

23 Сифоров В.И., Радиоприемные устройства – М., 1988;

24 Смиренина Б.А., Справочник по радиотехнике – М.: Л., 1992;

25 Терещук Р.М., Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя – Киев: Наукова думка, 1989;



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Совершенствование технологии контроля автосцепочного устройства на базе пассажирского вагонного депо Ростов

    Дипломная работа >> Транспорт
    ... При контроле автосцепного устройства применяется магнитопоршковый метод контроля. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан ... 275х520х320 мм); намагничивающее устройство( масса 9 ... Для дальнейших расчетов примем Д=0,3 м. Определим ПДВ для ...
  2. Проектирование организации средств контроля в процессе производства детали валок правильный

    Курсовая работа >> Промышленность, производство
    ... . При магнитопорошковом методе контроля предусматривается следующая последовательность операций: - подготовка изделия к контролю. Изделия, подаваемые на намагничивающие устройства ...
  3. Контроль качества материалов и сварных соединений

    Книга >> Промышленность, производство
    ... Для контроля сварных соединений применяются в основном магнитопорошковый и магнитографический методы. Сущность магнитопорошкового метода ... Для намагничивания при порошковой и магнитографической дефектоскопии применяются специальные намагничивающие устройства ...
  4. Организация ремонта колесных пар со сменой элементов в колесно-прессовом участке грузового вагонного депо

    Дипломная работа >> Транспорт
    ... . Для размагничивания оси намагничивающее устройство в ... Расчет потребного оборудования, средств механизации, автоматизации и подъемно – транспортных устройств. Для ... 32.159-2000. «Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей вагонов» М.: Транспорт ...
  5. Проект пассажирского вагонного депо с разработкой контрольного пункта автосцепки

    Дипломная работа >> Транспорт
    ... , диагностируют на столе . Неразрушающий контроль хомутов, проводят феррозондовым методом, оборудование для которого находятся на ... 3 мм (б). Намагничивающие устройства. Намагничивающая система МСН 11-01 на постоянных магнитах предназначена для намагничивания ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0019922256469727