Этапы построения математической модели ДТИП
Построение математической модели ДТИП необходимо выполнять в предлагаемой последовательности.
Этап 1. На основании анализа распределения магнитных потоков в ДТИП составить магнитную цепь, моделирующую его магнитную систему.
При подаче переменного напряжения U на первичную обмотку 3 (рис. 2.1) в последней возникает ток, создающий полный магнитный поток F в якоре 1. Однако благодаря наличию магнитного напряжения в рабочих воздушных зазорах между якорем 1 и кожухом 2 одна часть потока F, называемая магнитным потоком рассеивания Fр, замыкается между якорем и стенками кожуха, а другая его часть F0, называемая основным магнитным потоком, замыкается между якорем и кожухом через рабочие воздушные зазоры.
Если геометрический центр якоря находится в геометрическом центре катушки, то справедливы равенства:
(2.4)
где и – основные магнитные потоки соответственно верхней и нижней части ДТИП; и – магнитные потоки рассеивания соответственно верхней и нижней части ДТИП.
Если якорь сместится, например, вверх на величину Δ, то равенства (2.4) преобразуются в систему неравенств:
(2.5)
Это связано с тем, что указанное перемещение D приведет к уменьшению магнитного сопротивления в верхнем воздушном зазоре и, как следствие, к увеличению потока и уменьшению магнитного напряжения на этом воздушном зазоре. Последнее неизбежно приводит к снижению потока .
Для нижнего воздушного зазора при указанном изменении D, магнитное сопротивление увеличится, соответственно поток уменьшится, а поток возрастет.
С учетом сказанного можно составить магнитную цепь, моделирующую магнитную систему ДТИП (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Магнитная цепь, моделирующая магнитную систему ДТИП:
и – МДС, обеспечивающие проведение магнитных потоков соответственно и ; и – магнитные проводимости трубок потока вероятных путей магнитных потоков соответственно и ; и – магнитные проводимости трубок вероятных путей магнитных потоков соответственно и
При составлении магнитной цепи, моделирующей магнитную систему ДТИП, использовался метод вероятных путей магнитного потока и методы теории магнитных цепей (прил. 1, пп. 1 и 2).
Этап 2.Определить проводимость трубок вероятных путей магнитного потока ДТИП.
Проводимость рабочего воздушного зазора между якорем 1 и кожухом 2 можно определить как проводимость трубок потока конца цилиндрического плунжера, близкого к концу концентрической трубки (прил. 1, п. 4) по формуле (П8). С учетом обозначений размеров, принятых на рис. 2.1, вводя обозначение с = h и r = d/2, выражение для проводимости можно записать в виде
(2.6)
где
Формулу для вычисления проводимости получаем из формулы (2.6), заменив на .
Суммарную проводимость обоих рабочих зазоров обозначим через и определим по формуле
(2.7)
Удельную проводимость l трубок путей магнитных потоков рассеяния и можно определить по формуле (П1.7), см. прил. 1, п. 5:
(2.8)
Этап 3. Определить формулы для расчета таких конструктивных параметров ДТИП, как толщина кожуха h, длина электрической обмотки одной секции , суммарная высота электрических обмоток , наружный диаметр D, длина корпуса (см. рис. 2.1).
При определении величины толщины кожуха решающим является обеспечение прохождения магнитного потока якоря в кожух без насыщения зоны перехода. При этом следует выполнять условие
которое после преобразования примет вид
(2.9)
где kз – коэффициент запаса.
Схематическое изображение ДТИП (см. рис. 2.1) позволяет составить следующие размерные цепи:
которые после преобразования дают формулу
(2.10)
Очевидна еще одна размерная цепь:
(2.11)
Величину поперечного сечения окна обмотки можно определить геометрически
(2.12)
и из условия заполнения окна обмотки
(2.13)
где Sпр – поперечное сечение обмоточного привода; – коэффициент заполнения окна обмотки обмоточным приводом.
Принимая во внимание, что площадь поперечного сечения провода Sпр через величину его диаметра выражается формулой
на основании формул (2.12) и (2.13) после преобразования получим следующее соотношение:
(2.14)
Индуктивность ДТИП можно определить по формуле
(2.15)
где b1 и b2 – расчетные параметры, определенные по формулам:
(3.16)
Длина среднего витка обмотки возбуждения равна
(2.17)
Активная R и индуктивная X составляющие полного сопротивления Z обмотки возбуждения равны соответственно
(2.18)
(2.19)
где r – удельное электрическое сопротивление материала обмоточного провода; f – частота переменного напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения.
Полное электрическое сопротивление переменному току обмотки возбуждения следует определить по формуле
(2.20)
Ток в обмотках возбуждения при подаче на нее переменного напряжения U равен
(2.21)
Разностное напряжение на встречно соединенных вторичных индуктивных обмотках определяется по формуле
(2.22)
где D – линейное перемещение якоря.
Длина корпуса ДТИП определяется по формуле
(2.23)
Чувствительность ДТИП определяется по формуле
(2.24)
Дата добавления: 2015-07-22; просмотров: 874;