Výpočet stejnosměrného elektromagnetu a jeho experimentální ověření

Abstract

Práce se zabývá problematikou elektromagnetů, které jsou užívány, jako ovládací prvky v elektrických přístrojích, a je rozdělena na teoretickou a praktickou část. Teoretická část popisuje elektromagnet, jako elektrický stroj, jeho použití v elektrických přístrojích, kde plní funkci ovládacího prvku, a rozdělení elektromagnetů dle různých kritérií. Dále pojednává o teorii magnetického pole a metodách stanovení statické tahové charakteristiky a určení dynamických charakteristik elektromagnetu. Do této části také patří konstrukční a funkční rozbor zkoumaného typu elektromagnetu s permanentními magnety, který slouží jako elektromagnetická spoušť v kompaktním jističi. Praktická část, obsahuje měření silových veličin zkoumaného elektromagnetu v různých provozních stavech a jeho vyhodnocení. Následně sestavení 3D modelu elektromagnetu, vhodného pro analýzu dynamických veličin metodou konečných prvků. Tento model je upraven do 2D, z důvodu četnosti simulací. Analýzy jsou následně vyhodnoceny. V práci je dále uveden zjednodušený návrh elektromagnetu, na základě provozních parametrů zkoumaného elektromagnetu. V závěrečné části jsou výstupy jednotlivých částí následně porovnány. Teoretická část popisuje elektromagnet, jako elektrický stroj, jeho použití v elektrických přístrojích jako ovládacího prvku a rozdělení elektromagnetů dle různých kritérií. Dále pojednává o teorii magnetického pole a metodách stanovení statické tahové charakteristiky a určení dynamických charakteristik elektromagnetu. Do této části také patří konstrukční a funkční rozbor zkoumaného typu elektromagnetu s permanentními magnety, který slouží jako elektromagnetická spoušť v kompaktním jističi. Praktická část, obsahuje měření silových veličin zkoumaného elektromagnetu v různých provozních stavech a jeho vyhodnocení. Následně sestavení 3D model elektromagnetu, vhodného pro analýzu dynamických veličin metodou konečných prvků. Tento model je upraven do 2D, z důvodu četnosti simulací. Analýzy jsou následně vyhodnoceny. V práci je dále uveden zjednodušený návrh elektromagnetu, na základě provozních parametrů zkoumaného elektromagnetu. V závěrečné části jsou výstupy jednotlivých částí následně porovnány.

Content of this thesis deals with electromagnets as operating elements in electric machines. Thesis is divided in two main parts, theoretical and practical. The theoretical part describes electromagnets as electric machine , usage of electromagnets in electrical devices as operating element. Electromagnets are further divided in groups on basis of different criteria. Next, the theory of electromagnetic fields and methods of assesment of static pull and dynamic characteristics is described. Construction and function analysis of researched electromagnet with permanent magnets, which serves as trigger in compact circuit breaker, is also included in this part. Practical part includes measurement of force quantities of researched electromagnet in different operating states an its evaluation. For analysis of dynamic quantities with finite element method were created two-dimensional and three-dimensional models. Evaluation of analysis follows. After that is described simplified design of electromagnet, based onoperating states of researched electromagnet. This part is closed with comparation between results of analysis and designed values of electromagnets.