Порядок расчета катушки электромагнитного аппарата при постоянном токе
А. При конструктивном расчете катушек электромагнита известны: 1) напряжение питающей сети (если обмотка электромагнита присоединена к сети параллельно) или питающий ток (в случае последовательного включения катушки в сеть); 2) размеры магнитопровода, а также величина воздушного зазора, соответствующая заданному рабочему ходу якоря; 3) величина необходимого для данного зазора магнитного потока. В этом случае расчет сводится к определению обмоточных данных и размеров катушки электромагнита. Так как при заданной величине рабочего хода якоря электромагнит должен создавать определенное тяговое усилие, то на практике обычно бывает задан не магнитный поток, а непосредственная величина электромагнитного усилия. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре при этом определяется из выражения , где индукция в рабочем зазоре . Исходной величиной для расчета катушки электромагнита в данном случае является н.с., которая должна создать необходимый для заданных усилия и зазора магнитный поток. Поэтому, прежде всего, определяют величину н.с. по заданному магнитному потоку и геометрическим размерам цепи. 1. Магнитная цепь (рис. 9-5, а) содержит участки стального сердечника и якоря, а также воздушный зазор d, через который замыкается основная часть рабочего потока. Сердечник магнитопровода имеет цилиндрическую форму; ярмо и якорь выполнены из стали одинакового прямоугольного сечения. Намагничивающая сила равна: , где Н – напряженности поля на участках сечения сердечника, якоря и воздушного зазора, а / см. Магнитная индукция в сердечнике ; индукция в якоре и ярме ; ; . Далее, по кривой намагничения для заданного материала (рис. 9-5, б) определяют значения напряженности поля в якоре и ярме и в сердечнике электромагнита (Ня и Нс), соответствующие полученным значениям Вя и Вс. Кривая 1, приведенная на рис. 9-5, б, представляет собой зависимость В = f (Н) для литой стали. Магнитная индукция и напряженность поля в воздушном зазоре связаны выражением В = m0Н0. Для пустоты . Радиальный размер катушки . Осевой размер катушки . 3. Обмоточные данные катушки. а) При заданном напряжении катушки (параллельное включение) геометрическое сечение катушки . Так как фактически часть окна магнитопровода занята изоляцией провода, в расчет вводится так называемый коэффициент заполнения медью окна электромагнита k3. Коэффициент заполнения зависит от формы сечения провода, толщины и рода изоляции и размера провода: , где q – сечение провода, мм2; w – число витков катушки. Для круглого обмоточного провода с эмалевой изоляцией коэффициент заполнения изменяется в зависимости от диаметра провода следующим образом: Таблица 9-1
Средняя длина витка катушки м; , где r - электрическое удельное сопротивление меди для катушки в нагретом состоянии; при r0 = 0,0175 для J = + 750С; a - температурный коэффициент меди (a = 0,004). После того как сечение провода вычислено, выбирается ближайшее большее значение сечения в соответствии со стандартом на обмоточную медь. Для выбранной марки провода 9при намотке катушек аппаратов наиболее употребителен провод марок ПЭ и ПЭЛ с эмалевой изоляцией) при известном диаметре провода находят соответствующее значение k3 и определяют число витков катушки: . Электрическое сопротивление ; ток катушки . Проверка соответствия тока требуемой н.с. производится исходя из н.с. катушки равной Iw. Полученная величина сравнивается с величиной н.с. согласно п. 1. При расхождении этих величин производится повторный расчет при других величинах q, k3, lсред. Затем по известному сечению провода определяют фактическую плотность тока j £ (2 – 3) а / мм2 (при кратковременной нагрузке до 5 а / мм2). Проверка нагревания катушки электромагнита производится исходя из величины теплоотдающей поверхности катушки. Теплоотдача катушки происходит в разных случаях различно; в зависимости от того, имеется ли контакт катушки с изоляцией или стальными деталями магнитопровода, теплоотдача ее может иметь место на наружной или внутренней поверхности, целиком или частично. Превышение температуры катушки над температурой окружающей среды при тепловых потерях в сопротивлении обмотки Q и величине теплоотдающей поверхности Fк равно: , где a - коэффициент теплоотдачи: a » 0,08 ¸ 0,25 вт / дм2 × 0С для разных случаев положения катушки в пространстве, формы и контакта ее с другими деталями аппарата. Например, для пропитанных катушек, намотанных на изоляционном каркасе и забандажированных изоляционной лентой, a = 0,1 – 0,15 вт / дм2 × 0С. б) При заданном токе катушки (последовательное включение) порядок определения обмоточных данных катушки следующий: ; ; . Падение напряжения в активном сопротивлении катушки . Приведенный выше метод расчета катушки электромагнита является приближенным. При более точном методе расчета учитывается влияние магнитных потоков рассеяния, которые замыкаются по воздуху и стали вокруг катушки и несколько снижают величину индукции в рабочем зазоре. Б. При поверочном расчете катушки известны напряжение питающей сети, размеры и обмоточные данные катушки и размеры магнитопровода. Поэтому в данном случае исходят из определения н.с. катушки, с помощью которой находят магнитный поток, и проверки требуемых величин В и F в соответствии с заданными размерами. Расчет сводится к проверке величины электромагнитного усилия и производится в следующем порядке: 1. Определяют сопротивление катушки по известным обмоточным данным: . 2. Находят величину тока ; проверяют плотность тока: . 3. Определяют н.с., так как число витков катушки известно (Нl = Iw). 4. Величину магнитного потока, соответствующего полученной н.с., можно наиболее просто определить следующим образом: , где R – магнитное сопротивление в стали магнитопровода; R0 – то же для воздушного зазора. Для стали ; . Для определения этого слагаемого находят Нс, так как длина lс известна. Для этого задаются рядом значений индукций в диапазоне допустимых для электроаппаратов величин (В £ 15000 гс). Далее, по кривой намагничивания для заданного материала магнитопровода определяют ряд значений для напряженности поля Нс. Для выбранных значений индукций подсчитывают также величину ФR0 = 0,8Вd. Складывая полученные величины ФRс и ФR0, находят Iw. Строят кривую зависимости Ф = f (I w). На построенной кривой находят искомый магнитный поток, соответствующий заданной н.с. 5. По известной величине магнитного потока определяют индукцию В: . 6. Проверяют величину электромагнитного усилия F: . 7. Подсчитывают конечную температуру катушки.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|