1. Обоснование выбора магнитной системы для

ПРИВОДА РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С ЧАСОВЫМ МЕХАНИЗМОМ.

В серийно выпускаемом реле в качестве привода используется электромагнит плунжерного типа с внедряющемся якорем, рабочая поверхность которого выполняется конической. Направляющей движения якоря служит тонкая латунная втулка. Таким образом, использование деталей (якоря, стопа, направляющей втулки), подвергающихся токарной обработке, а также необходимость их центрирования усложняет процесс изготовления приводного электромагнита.

Предпочтительными с этой точки зрения являются клапанные магнитные системы, основные элементы которых могут быть изготовлены штамповкой и не требуют высокой точности изготовления. Из большого разнообразия клапанных магнитных систем целесообразно применение для решения поставленной задачи Ш-образной магнитной системы с поворотным якорем, удобной для размещения модернизированного часового механизма на керне, расположенным напротив узла вращения якоря. Для повышения эффективности использования этого керна, с целью увеличения электромагнитного момента, его рабочую поверхность следует выполнить в виде «магнитного шунта», позволяющего также увеличить суммарный магнитный поток в системе, что обеспечивает больший электромагнитный момент.

2. Проектный расчет электромагнита.

Механический момент, необходимый для взвода пружины часового механизма, составляет 3500 г·мм. Необходимое усилие на взводящем рычаге (при длине его плеча10 мм) составит350 г. Следовательно, усилие возвратной пружины реле, приведенное к взводящему рычагу, может быть принято равным380-400 гпри полном ходе рычага. Начальный зазор (рабочий) магнитной системы при соотношении плеч электромагнитного усилия к противодействующемуможет быть принят.

Рис. 2.1. Компоновка реле

Конструктивный фактор

.

.

По данному конструктивному фактору индукция в рабочем воздушном зазоре при длительном режиме работы составит0,2 Тл.

Сечение полюсного наконечника () на основании формулы Максвелла для электромагнитной силы равно:

.

Диаметр полюсного наконечника

.

Принимаем .

Сечение полюсного наконечника .

Принимаем индукцию в основании сердечника , тогда сечение сердечника () будет,

где – коэффициент рассеяния магнитного потока.

Принимаем .

Тогда . Округляем.

Диаметр сердечника .

Принимаем .

.

Кратность диаметра полюсного наконечника () составляет1,63и соответствует известным [ 1 ] рекомендациям.

Магнитодвижущая сила срабатывания обмотки может быть оценена по формуле

,

где – коэффициент потерь МДС в стали и нерабочих зазорах.

Учитывая кратковременный режим работы электромагнита, задаемся .

Принимаем , тогда.

Принимаем .

Толщина обмотки определяется выражением

,

где – кратность изменения напряжения в сети, принимаем;

– коэффициент запаса по напряжению срабатывания,;

– удельное сопротивление провода в нагретом состоянии,

для провода ПЭТВ-2

;

– ориентировочная температура обмотки, принимаем

– коэффициент перегрузки по мощности, принимаем;

– коэффициент теплоотдачи, принимаем;

– коэффициент заполнения обмотки, принимаем;

– превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды,;

– соотношение длины () и толщины () обмотки, принимаем.

,

Принимаем .

Длина обмотки .

С учетом необходимости «согласования» размеров электромагнита и часового механизма принимаем .

Рис. 2.2. Основные размеры магнитной системы

Суммарное сечение скобы магнитопровода принимаем ;.

Наружный диаметр катушки

.

Ширину скобы магнитопровода выбираем из конструктивных соображений с учетом соответствующего размера цоколя .

Толщина скобы .

Принимаем .

Толщину якоря и ширину якоря принимаем равными толщине и ширине скобы ,.

Длина сердечника .

Принимаем .

Рис.2.3. Эскиз якоря

Расстояние между скобами

.

Принимаем .

Длина якоря ,

где – зазор между якорем и шунтом.

Принимаем .

Тогда .

Высота магнитного шунта .

Длина левой части скобы

.

Длина правой части скобы

.

Оценим принятый запас (70 г) по противодействующей силе, приложенной к взводному рычагу часового механизма.

Момент инерции () якоря относительно оси его вращения определяется,

где – плотность стали.

Таким образом .

Приведенная к взводному рычагу масса якоря составит

.

Следовательно, .

При воздействии ускорения 3g«сила инерции» () составит

; (47 г).

Расчет обмотки.

Диаметр обмоточного провода

;

где – средняя длина витка,

,

где – внутренний диаметр обмотки

.

.

.

В связи с тем, что диаметр провода оказался малым, то при его намотке его сечение будет уменьшаться, что эквивалентно намотке проводом меньшего диаметра. В качестве расчетного диаметра принимаем ближайший больший ,.

Число витков

.

Принимаем витков.

Сечение провода

Сопротивление обмотки

.

.

Мощность <15Вт.

Плотность тока

Ориентировочная температура обмотки

Эффективная площадь охлаждения обмотки () равна

,

где – площадь наружной поверхности обмотки

.

– площадь внутренней поверхности обмотки.

Тогда .

Превышение температуры () определяется по формуле Ньютона

Температура обмотки

Перемещение взводного рычага часового механизма

Рис.2.4. К расчету перемещения взводного рычага

Суммарное перемещение ,

где – радиус вращения взводного рычага

Тогда .

Расчет конической пружины

Выбираем отношение радиусов меньшего () и большего () витков пружины,

Где – радиус полюсного наконечника.

В этом случае .

Диаметр проволоки () определяется выражением

,

где – сила, при которой начинается посадка витков на опорную плоскость ();

– предельная сила, при которой пружина сжимается до упора

;

– допустимое напряжение на кручение.

Для стальной углеродистой пружинной проволоки .

Тогда диаметр проволоки

,

Принимаем .

Свободная длина пружины

,

Где – рабочий прогиб пружины,.

Тогда .

Число витков пружины ,

где – модуль упругости при сдвиге. Для выбранного материала.

Тогда . Принимаем.