Определение размеров и сечений обмоточных пространств магнитного

усилителя

1. Геометрическое сечение стержней сердечников S = 900 мм² и длину средней линии магнитопровода l_с = 471 мм выбираем по таблице в

справочнике, а высоту катушки рабочей обмотки h_кр=101 мм определяем,

используя эскизы.

2. Выбираем каркас рабочей обмотки. Для МУ с П - образными сердечниками изготавливается прямоугольный каркас, собранный и склеенный либо из электрокартона типа ЭВ, либо из гетинакса или листового текстолита. Толщины изоляционных материалов от 0.5-3.5 мм.

Остановимся на электрокартоне ЭВ, толщиной Δ_к = 0.5 мм.

3. Определяем сечение обмоточного пространства:

• Для стержня сердечника:

Q = С_р*h_р =(С_кр-2* Δ_к)* h_р =(10.5-2-0.5)-100 = 950 мм²,

где h_р= h_кр – 2* Δ_к = 101 – 2*0.5 = 100 мм - высота рабочей обмотки,

• Для катушки рабочей обмотки: Q_кр = С_кр*h_кр =10.5*101 = 1061 мм²,

• Для рабочей обмотки: Q_р =С_р* h_р =(С_кр,-2* Δ_к, )* h_р=(10.5-2*0.5)*100 = 950 мм²,

• Для обмотки управления: Q_у =С_у *h_у =31*12 = 372 мм²,

где С_у и h_у (из эскизного проекта).

4. Определяем среднюю длину витков обмоточного пространства, рабочей обмотки и обмотки управления:

• Для обмоточного пространства:

l_м =2*(а + b)+2* С_р=2*(25 + 50)+2*9,5 = 169 мм,

• для рабочей обмотки:

l_м.р =2*( а_к + b_к)+2* С_кр=2*(25,5 + 50,5)+2*10,5 = 173 мм,

где а_к = а + Δ_к = 25 + 0.5 = 25.5 мм, b_к=b + Δ_к = 50 + 0.5 = 50.5 мм ,

• Для обмотки управления:

L_М.у =2*( L_М.у+ B_М.у) - (С_у+h_у)=2*(354 + 197)-(31 + 12) = 1059 мм;

где L_М.у = = 354 мм - длина обмотки управления,

В_му=В' – 2*С_кр – 2*b = 290 – 2*10.5 – 2*36 = 197 мм - ширина комплекта

обмоток управления.

3. Определяем расчётную поверхность охлаждения, как сумму наружной и внутренней боковых поверхностей катушки:

Выбор материала сердечника магнитопровода магнитного усилителя

Для сердечников магнитопроводов магнитных усилителей используется тонколистовая электротехническая сталь. Обозначение марки стали состоит из четырёх цифр.

В настоящее время для магнитопроводов МУ применяют холоднокатаную изотропную сталь среднелегированную и повышеннолегированную. Основные таблицы намагничивания для сталей 2312 и 2341 приведены в справочниках.

Коэффициент заполнения сердечника сталью: К_ст = 0.97.

1. Определяем толщину листа сердечника магнитопровода. Для того, чтобы магнитный поток пронизывал всё сечение пластины должно соблюдаться неравенство: толщина Δ должна быть меньше:

Где: удельное электрическое сопротивление материала

магнитопровода для среднелегированной стали,

= 50 Гц,

^- максимальная относительная магнитная проницаемость для данной электротехнической стали.

2. Определяем магнитные проницаемости для стали 2312 и 2411 (см. таблицы в справочнике).

Абсолютную магнитную проницаемость определяем при изменениях магнитной индукции от В₁= 0.7 Тл до В₂ = 0.8 Тл для этих величин по основным таблицам намагничивания определяем напряжённости магнитного поля для каждой из марок стали и данные занесём в таблицу 3:

Таблица 3:

	Магнитная индукция	Напряжённость магнитного поля
Электротехническая сталь 2312	В1= 0.7 Тл	H1 =135 А/м
	В2= 0.8 Тл	H2=185 А/м
Электротехническая сталь 2411	В1 = 0.7 Тл	H1=130 А/м
	В2 = 0.8 Тл	H2=162 А/м

Изменение магнитной индукции составит: ΔВ = В₂ - В₁ = 0,8 – 0,7 = 0,1 Тл Вычислим изменения напряженности: ΔН = H₂ - H₁

• Для стали 2312 ΔН ₂₃₁₂ = 185-135 = 50 Тл,

• Для стали 2411 ΔН ₂₄₁₁ =162-130 = 32 Тл.

Максимальную магнитную проницаемость определим по уравнению:

Остановимся на стали 2411, так как её μ - наибольшая.

где = 1.256-10 ⁶ - магнитная постоянная.

3. Подставим значение выбранной стали в уравнение

и определим максимальную толщину листа стали

1,53

При выполнении условия, окончательно останавливаемся на определенной толщине листа стандартной величины, ряд которых имеет значения 0.1; 0.2; 0.35; 0.5 мм. То есть выпираем толщину листа, равную 0.5 мм.

Расчёт и выбор параметров рабочих обмоток

Алгоритм расчёта параметров рабочей обмотки предполагает следующую последовательность:

1. Останавливаемся на конкретном значении коэффициента заполнения обмоточного пространства медью к_зм . Примем к_зм = 0.5.

2. Сечение провода рабочей обмотки выбираем исходя из рекомендуемой плотности тока, которую принимаем равной 2-4 для длительного режима работы, 5-12 для повторно-кратковременного и 13-30 А/ мм² для кратковременного режимов.

Сечение провода рабочей обмотки определяем по уравнению:

где: = 18 А - номинальный ток нагрузки магнитного усилителя,

j = 10 А/мм² - плотность тока для повторно-кратковременного режима работы.

3. Исходя из полученного сечения, выбираем марку и стандартные значения сечений диаметров круглого провода по таблице в справочнике. Выбрав марку и форму провода, площадь поперечного сечения неизолированного провода которого близка к расчётному, выписываем все данные стандартного провода:

Для проводов круглого сечения:

• Марка провода - ПЭТ-155,

• Площадь поперечного сечения неизолированного провода:

qнеиз.р.о. =0,916 ММ²,

• Номинальный диаметр неизолированного провода: qнеиз.р.о.=1,08 мм.

3. Определяем число витков рабочей обмотки:

где Q_р — сечения обмоточного пространства окна рабочей обмотки.

Так как рабочая обмотка состоит из двух секций, каждая из которых уложена на отдельный стержень, то в расчёте:

Q_р=2*С_р*h_р =2*9,5*100 = 1900 мм²,

5. Определяем активное сопротивление рабочей обмотки:

где - удельное сопротивление меди,

l =145 мм - средняя длина витка рабочей обмотки,

=0.916 мм² - площадь поперечного сечения неизолированного

круглого провода рабочей обмотки.

6. Максимальное амплитудное значение напряжённости магнитного поля рабочей обмотки определим по уравнению:

где = 35 А - пусковой ток,

=471 мм - длина средней линии магнитопровода сердечника.

7. Максимальное амплитудное значение магнитной индукции В_т =1.5 Тл определим по основным кривым намагничивания для той стали, которую выбрали по таблицам в справочнике.

8. Определим магнитную проницаемость при максимальном насыщении магнитопровода:

9. Максимальное индуктивное сопротивление рабочей обмотки определим по уравнению:

где S_ро - площадь поперечного сечения рабочей обмотки,

S_ро = (2*С_р+b)*(2*С_p+а)-а*b = (2*9.5+50)*(2*9.5 + 25)-25*50 = 1786мм²,

С_р - ширина обмоточного пространства рабочей обмотки,

а, b - соответственно ширина и толщина пакета стержня сердечника,

h_р - высота рабочей обмотки.

10. Определяем максимальное значение индуктивного и полного сопротивлений рабочих обмоток:

Половина частоты тока потому, что рабочие обмотки включены через полупроводниковый диод по однополупериодной схеме:

11. Определим намагничивающую силу рабочих обмоток: