POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Mechatroniki i Maszyn Elektrycznych

Laboratorium z Elektrodynamiki Technicznej Ćwiczenie nr 2  Temat: Symulacja stanów pracy elektromagnesu prądu przemiennego.

Rok akademicki:  2010/2011 Wydział Elektryczny  ELEKTROTECHNIKA Studia niestacjonarne I stopnia Semestr VIII Grupa: UE/2

Uwagi:

1. Cel ćwiczenia.

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie ze zjawiskiem zachodzących w przetwornikach elektromechanicznych o ruchu liniowym - aktuatorach. Rdzeniem badanym jest aktuator wykonany w kształcie litery C zasilany ze źródła prądu przemiennego. W ćwiczeniu przeprowadzamy symulację stanów pracy rozpatrywanego aktuatora, oraz porównujemy otrzymane wyniki obliczeń symulacyjnych dla różnych parametrów źródła zasilania oraz wymiarów geometrycznych rdzenia.

2. Tabele pomiarowe.

1. Wyznaczamy czas zadziałania elektromagnesu T_z, maksymalną i średnią wartość siły ciągu (F_max, F_śr ), maksymalną i ustaloną wartość prądu w uzwojeniu (i_max , i_u)
   w funkcji kąta załączenia napięcia zasilania Ф_z. Otrzymane wyniki umieszczamy
   w tabelach poniżej.

Uz = 15[V], δ = 4 [mm]
Ф
[ °]
30
45
60
90
120

Uz = 30[V], δ = 4 [mm]
Ф
[ °]
30
45
60
90
120

Uz = 45[V], δ = 4 [mm]
Ф
[ °]
30
45
60
90
120

Uz = 60[V], δ = 4 [mm]
Ф
[ °]
30
45
60
90
120

1. Wyznaczamy czas zadziałania aktuatora T_z, maksymalną i średnią wartość siły ciągu (F_max, F_śr ), maksymalną i ustaloną wartość prądu w uzwojeniu (i_max , i_u)
   w funkcji odległości zwory od rdzenia aktuatora δ. Otrzymane wyniki umieszczamy
   w tabelach poniżej.

Uz =15[V], Фz = 0 [ °] dla Uz = 15[V], δ = 4 [mm]

δ

[ mm]

2

4

6

8

Uz =30 [V], Фz = 45 [ °] dla Uz = 15[V], δ = 4 [mm]

δ

[ mm]

2

4

6

8

Uz =45[V], Фz = 90 [ °] dla Uz = 15[V], δ = 4 [mm]

δ

[ mm]

2

4

6

8

Uz =60[V], Фz = 120 [ °] dla Uz = 15[V], δ = 4 [mm]

δ

[ mm]

2

4

6

8

3. Dobierając parametry; wymiary geometryczne, ilość uzwojeń, projektujemy aktuator typu C na wartość napięcia zasilania U_z=230 [V], tak aby wartość średnia siły w stanie ustalonym była większa od 200 [N], a wartość prądu nie przekraczała 0,3 [A]. Przyjmujemy, że wartość indukcji w rdzeniu w zakresie 1,4-1,6 [T] oraz przedstawiamy otrzymane wartości na charakterystykach:

3. Wnioski.

Zmieniając wartość kąta załączenia napięcia zasilania w zakresie od 30 - 120⁰ mogliśmy zaobserwować jaki wpływ ma to na badany układ. Czas zadziałania elektromagnesu we wszystkich przypadkach był najkrótszy dla wartości kąta 60⁰
(od 30⁰ malał a powyżej 60⁰ zaczął ponownie wzrastać. Wartość średnia siły ciągu praktycznie nie zależy od wartości kąta a jedynie od wielkości napięcia przy stałej odległości zwory od rdzenia elektromagnesu. W drugim przypadku zmienialiśmy odległość zwory od elektromagnesu przy stałych wartościach napięć zasilania oraz wartości kątów jego załączania. Również zauważamy, że zmiana tej odległości nie wpływa na wartość średniej siły ciągu. Czas załączania jest najkrótszy w przypadku małych przerw i rośnie proporcjonalnie do jej wartości (najkrótszy dla przypadku Uz=45[V], Ф_z=90 [ °]).