НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА РАЗВИТИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА

Сайт Ивана Васильевича

04.07.2011

Ливенский филиал ГОУ ВПО «ОРЕЛ ГТУ»

Региональная научно-практическая конференция

«НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА РАЗВИТИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА»

Применение результатов исследовательской работы преподавателей и студентов в образовательном процессе: способ микроперемещений для определения силовых характеристик электромагнитов

И.В. Гаранжа,
преподаватель Технологический институт ГОУ ВПО «Орел ГТУ», Орел


Источник: Сайт «Орел ГТУ»

С развитием исследовательской компоненты при организации самостоятельной работы студентов все чаще возникает вопрос об использовании результатов этой работы в образовательном процессе. Одним из таких примеров является совместная работа преподавателей и студентов кафедры электротехнических дисциплин факультета среднего профессиональной образования Технологического института ОрелГТУ над проблемой разработки способа микроперемещений для определения силовых характеристик электромагнитов, результаты решения которой используются в образовательном процессе.

В настоящее время электромагниты применяются не только в промышленности, но и в бытовой технике. Они широко используются в автоматизации производственных процессов, в станках с числовым программным управлением, в различных приборах и устройствах. В последнее время электромагниты нашли применение в бытовой технике в качестве охранных и запорных устройств с целью исключения несанкционированных доступов во входные двери домов, квартир, офисов. В запорных устройствах электромагниты должны развивать большие усилия при малых габаритах. При разработке и при производстве таких электромагнитов постоянно возникает необходимость замеров их силовых характеристик с достаточно высокой степенью точности. Точность замеров силовых характеристик позволяет выбирать оптимальные размеры сердечников и обмоток электромагнитов, чтобы не завышать материальные затраты на их изготовление и не увеличивать стоимость изделий. В процессе производства требуется постоянный контроль качества поставляемого сырья, например, электромагнитной стали для сердечников и т.п. Актуальность выше поставленных задач вызвана тем, что необходимо снимать силовые характеристики электромагнитов с высокой степенью повторяемости замеров и точности без больших затрат. Это в свою очередь требует специализированного высоконадежного оборудования, но для этих целей используются дорогостоящие универсальные разрывные установки.

Замеры силовых характеристик электромагнитов также в процессе обучения студентов для проведения лабораторных работ по электротехнике и другим электротехническим специальностям. В большинстве случаев установки для этих целей недоступны из-за их дороговизны.

Исходя из вышесказанного, возникла необходимость, как для учебных целей, так и для производства создать дешевые разрывные установки с высокой точностью замеров, чтобы можно было оперативно замерять силовые характеристики и строить графики силовых характеристик электромагнитов.

Для того, чтобы создать такие специализированные установки при сравнительно низкой стоимости с высокими степенью повторяемости и точности замеров, предлагается способ микроперемещений для определения силовых характеристик электромагнитов. Этот способ позволяет создать для нужд производства и для учебных лабораторий разрывные установки, которые позволят оперативно снимать и исследовать характеристики электромагнитов.

Определение силовых характеристик электромагнитов Установка для определения силовых характеристик электромагнитов

Способ микроперемещений для определения силовых характеристик электромагнитов основан на резком ослаблении отрывной силы якоря при незначительном его удалении от электромагнита (рис. 1.). Предположим, что при воздействии достаточной силы F якорь переместился от электромагнита на малое расстояние l. Между якорем и электромагнитом образовался воздушный зазор, а следовательно магнитная цепь разорвалась, что привело к резкому уменьшению магнитной индукции, и при этом происходит лавинный процесс отрыва якоря от электромагнита.

Учитывая это обстоятельство, можно силовые характеристики электромагнитов легко определять на установке, схема которой приведена ниже (рис. 2.).

Установка выполнена следующим образом. Электромагнит, у которого исследуются силовые характеристики, закреплен неподвижно на жестком основании, а якорь электромагнита соединен через шарнир к одному из концов рычага, длина плеч которого равна L1 и L2.

При отключенном электропитании вес якоря компенсируется корректирующим весом Fк таким образом, чтобы указатель положения рычага указывал на средину шкалы установки.

Одним из важнейших параметров силовых характеристик электромагнитов является зависимость силы удержания якоря от приложенного напряжения к катушке электромагнита, т.е. от ампервитков электромагнита.

Установка позволяет легко снять зависимость силы удержания якоря электромагнита от приложенного напряжения. Это осуществляется следующим образом.

К рычагу прикладывается сила F1 , а от регулируемого источника питания подается напряжение, необходимое для удержания электромагнитом якоря при воздействии этой силы. При этом указатель положения рычага переходит относительно шкалы из среднего положения в крайнее верхнее. Затем напряжение источника питания плавно уменьшается до тех пор, пока не произойдет отрыв якоря от электромагнита. При этом появляется зазор между якорем и электромагнитом, магнитная цепь разрывается, а рычаг резко перемещается в крайнее нижнее положение. При этом известны: приложенная сила F1 и напряжение регулируемого источника питания U1.

Определение силовых характеристик электромагнитов

Изменим величину силы F1 и снова подаем напряжение от источника питания напряжение удержания якоря электромагнита. Указатель положения рычага находится в крайнем верхнем положении шкалы. Снова плавно уменьшаем напряжение на обмотке электромагнита до момента отрыва якоря. При этом получаем новые значения силы F2 и напряжения U2. Такие последовательные действия позволяют снять силовые характеристики исследуемого электромагнита и построить зависимость силы удержания F от приложенного напряжения U на графике. Достоинства настоящего способа следующие:

• Этот метод позволяет фиксировать отрыв якоря электромагнита при перемещении его на незначительные расстояния (от нескольких миллиметров до микрон), при плавном уменьшении напряжения (тока) на обмотке электромагнита;

• Установки для определения силовых характеристик электромагнитов этим способом можно изготавливать на базе серийно выпускаемых весов, что приводит к дешевизне оборудования;

• Установки позволяют оперативно снимать силовые характеристики электромагнитов;

• Установки позволяют производить замеры с высокой точностью, так как перемещения якоря небольшие и при этом позволяют максимально сохранять повторяемость эксперимента;

• Установки можно широко использовать в условиях серийного производства электромагнитов;

• Установки можно широко применять в лабораториях учебных заведений в качестве учебного оборудования.

На данной установке можно проводить в учебных лабораториях ряд лабораторных работ по электротехническим специальностям. Основным недостатком данного способа микроперемещений для определения силовых характеристик электромагнитов является то, что при исследовании электромагнитов с большой силой удержания якоря происходит деформация и прогиб креплений электромагнитов, что требует усиления крепежных узлов.

Данные результаты, полученные исследовательской группой, используются при проведении учебных занятий по теме «Электромагниты».

Реклама

Аватар Открываем производство под ваши изделия. Изготовление наладка и ремонт электронных блоков.
Телефон Адрес, телефон
Аватар Под ваши изделия изготовим универсальное оборудование для контроля и регулирования электронных блоков.
Телефон Адрес, телефон

***

© 2008 - 2011, Сайт Ивана Васильевича Обратная связь Дизайн – Уголок дизайна Ивана Гаранжи