Библиографический список

1. Чунихин, А.А. Электрические аппараты / А.А. Чунихин. – М.: Энергоатомиздат, CD-ROM, 2005.

2. Родштейн, Л.А. Электрические аппараты / Л.А. Родштейн. – М.: Энергоатомиздат, CD-ROM, 2005.

3. Сахаров, П.В. Проектирование электрических аппаратов / П.В. Сахаров. – М.: Энергия, 1971.

4. Алиев, И.И. Электрические аппараты: справочник / И.И. Алиев, М.Б. Абрамов. – М.: Радио-Софт, 2004.

5. Розанов, Ю.К. Электрические и электронные аппараты / Ю.К. Розанов. -М.: Информэлектро, 2001.

Приложение расчётные формулы, необходимые в ходе выполнения контрольных работ №1 и №2

1. Падение магнитного напряжения в воздушном зазоре электромагнита (необходимо для выполнения п. 6) рассчитывается по выражению

,

где – сила тяги электромагнита, заданная в исходных данных задания ( табл. 2); – производная изменения магнитной проводимости воздушного зазора по изменению зазора, определена в предшествующих расчётах в п. 5.

2. К расчёту обмоточных данных электромагнита. Поперечное сечение провода обмотки определяется для выполнения п. 9(a) по выражению

,

где – удельное сопротивление обмоточной меди, соответственно равное при

;

с увеличением температуры удельное сопротивление возрастает в соответствии с выражением

,

где температурный коэффициент на ; – реальная температура меди, ; – намагничивающая сила обмотки, определённая в предшествующих расчётах в п. 8, выраженная в ; – напряжение питания обмотки, выбирается студентом из следующего стандартного ряда напряжений: 12 В, 24 В, 48 В, 110 В, 220 В; – наружный диаметр катушки обмотки, м; – внутренний диаметр катушки обмотки, м.

Примечание. Если сердечник полюса, на котором расположена катушка, прямоугольный, то поперечное сечение провода обмотки следует определять по выражению

,

где – средняя длина витка обмотки, определяемая по выражению

,

где – внутренний периметр обмотки, определяется как сумма размеров четырех сторон сердечника полюса, на котором расположена катушка обмотки:

,

где и – размеры полюса из задания (табл. 1); – технологический зазор между катушкой и полюсом, выбирается студентом самостоятельно; – наружный периметр катушки обмотки, определяется из условия возможных максимальных размеров обмотки студентом самостоятельно.

По определённому значению поперечного сечения провода выбирается стандартное сечение провода по табл. П1, ближайшее к расчётному.

3. Число витков обмотки. Определяется для выполнения п. 9 (б) по выражению

,

где – поперечное сечение окна, занятого обмоткой; – поперечное сечение изолированного провода, выбранное в предыдущем пункте по табл. П1; – коэффициент заполнения окна проводом, выбирается для провода в зависимости от сечения по табл. П1.

4. Расчёт активного сопротивления обмотки для выполнения п. 9 (в) проводится с использованием следующих выражений:

а) для круглого сердечника полюса

;

б) для прямоугольного полюса расчётное выражение для определения активного сопротивления обмотки имеет вид

,

где – стандартное сечение провода, определённое в предшествующих пунктах расчёта.

Сопротивление обмотки определить для холодного ( С) и горячего ( С) состояний обмотки.

5. Рассчитать ток обмотки для и для выполнения п. 9 (г) по выражению

.

6. Определить намагничивающую силу (н.с.) F_к, для выполнения п. 9 (д), обмотки по рассчитанным значениям числа витков обмотки W и величине тока I:

.

Полученное значение F_к сравнить со значением F_к , рассчитанным в п. 8. Если разница не превышает 10%, то результаты можно считать удовлетворительными, если превышает 10%, то следует изменить сечение провода таким образом, чтобы это условие было выполнено.

7. Рассчитать мощность, потребляемую обмоткой (для выполнения п. 9 (ж)).

Потребляемая мощность равна

,

где ток и сопротивление обмотки, значения которых определены в п. 9 (в и г).

8. Определить температуру наружной поверхности обмотки ( по формуле Ньютона) для выполнения п. 9 (з).

Формула Ньютона имеет вид

,

где – поверхность охлаждения обмотки, м³; – температура окружающей среды (принять равной ); – температура наружной поверхности обмотки.

Величину коэффициента теплоотдачи принять равной

.

9. Определить допустимую мощность, которую может отвести в окружающую среду в виде тепла наружная поверхность обмотки, из условия, что допустимая температура нагрева для класса изоляции В составляет .

В формулу Ньютона подставить значения

,

и определить значение допустимой мощности

.

Сравнить это значение мощности с мощностью, выделяемой в обмотке, и сделать вывод о возможности работы электромагнита в длительном режиме.

10. Определить, для какого режима работы целесообразно использовать рассчитанный электромагнит ( длительного, повторно-кратковременного или кратковременного).

За определяющий фактор принять величину допустимой плотности тока, которая равна

,

где ток, А; – поперечное сечение провода.

Величина допустимой плотности тока в зависимости от режима работы составляет:

для длительного режима

;

для повторно-кратковременного режима

;

для кратковременного режима

.

11. Оценить перегрузочную способность рассчитанного электромагнита:

а) для длительного режима определяется как отношение допустимой мощности к выделяемой мощности в обмотке:

,

где – мощность, потребляемая обмоткой (п.7);

б) для повторно-кратковременного режима определить по соотношению плотностей тока:

,

где плотность тока обмотки, определенная в п.9;

в) для кратковременного режима

.

На рис. П1 приведены основные кривые намагничивания магнитномягких мате­риалов

Р ис. П1. Основные кривые намагничивания магнитно-мягких мате­риалов:

1 – электротехническое железо вакуумной плавки, отожженное при 900 °С; 2 – низкоуглеродистая электротехническая сталь марки Э, отож­женная; 3 – качественная конструкционная сталь марки 10, отожжен­ная; 4 – легированный серый чугун марки 00, отожженный; 5 – элек­тротехническая слаболегированная сталь марки Э11 толщиной 0,5 мм; 6 – электротехническая холоднокатаная текстурованная сталь марки Э330 толщиной 0,35 мм; 7 – повышенно-легированная холоднокатаная тексту­рованная сталь марки Э380 с повышенной магнитной проницаемостью в средних полях толщиной 0,5 мм; 8 – электротехническая высоколегированная сталь марки Э41 толщиной 0,35 мм; 9 – высоколегированная, с повышенной магнитной проницаемостью в средних полях сталь марки Э48, толщиной 0,35 мм; 10 – сплав марки 50Н; 11 – пермендюр