Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

Кафедра УИТ

Лабораторная работа

по дисциплине

«Расчет элементов аппаратурной реализации систем управления»

«Расчет электромагнитного реле»

Выполнил: ст. гр. УИТ-61в

Чугунов Д.А.

Проверил: преподаватель

Николаенко

Балаково 2008

Задание:

1. Рассчитать полное значение н.с. обмотки электромагнитного реле (IW)_п.

2. Выбрать размеры катушки (ℓ_к, a, b, h_к)

3. Рассчитать обмоточные параметры реле

4. Провести проверку расчета обмотки по допустимой плотности тока и сделать вывод

Дано:

a = 15 мм; m₁ = 0,8 мм; a₂ = 2,4 мм; a₃ = 2,2 мм; a₄ = 6 мм;

a₅ = 4,6 мм; a₆ = 4,5 мм; a₇ = 6,7 мм; a₈ = 13,4 мм; b = 5 мм;

b₁ = 6,4 мм; b_я = 5,4 мм; h₁ = 3,9 мм; h₂ = 4,8 мм; a₁ = 3,0 мм;

m₂ = 0,8 мм; m₃ = 0,9 мм; m₄ = 1,0 мм; δ₁ = 0,8 мм; δ₂ = 1,0 мм;

C = 3,0 мм; U_раб = 48 В.

Материал сердечника и полостного наконечника – сталь качественная конструкционная марки 10.

Рисунок здесь.

m3

1. Определение магнитного потока в рабочем зазоре

()

S_п = (2,44) S_c = 3,3ּ5ּ10^-6 = 16,5ּ10^-6 м²

S_c = bּm₄

2. Определение магнитного потока на конце полюсного наконечника

Ф’_b = k_δּФ_b

a) G₃ – проводимость между плоскостями полюса и якоря

( )

(R1- радиус до края полюса с учетом угла

R2- радиус до края якоря)

б) (G₉ – проводимость части полого цилиндра, образованного между торцевой частью якоря и плоскостью полюса

)

m_я = 0,9

(-проводимость между торцевой частью полюса и якоря)

(в) Проводимость между торцевым ребром якоря и плоскостью полюса

G₆ = G’₆ = μ₀ּ0,52ℓ = μ₀ּ2,6ּ10^-3 Вб/А)

г) Проводимость 2^х шаровых квадрантов между торцевыми участками якоря и полюса и между участками полюса и якоря

G₁₀ = μ₀ּ0,077δ = μ₀ּ0,3ּ10^-3 Вб/А

G’₁₀ = μ₀ּ0,077δ₁ = μ₀ּ0,062ּ10^-3 Вб/А

д) Определяем проводимость между ребром якоря и боковой гранью полюса и между ребром полюса и боковой гранью якоря

е) Проводимость между обращенными друг к другу якорем и полюсом

ж) Проводимость между обращенными друг к другу якорем и полюсом

G_б = G₃ + G₉ + G’₉ + G’₆ + G₆ + 2ּ(G₁₆ + G₁₅ + G₁₂ + G₁₀ + G’₁₂ + G’₁₀)

G_б = μ₀ּ10^-3(83,22 + 6,5 + 0,66 + 2,6 + 2,6 + 2ּ(3,2 + 0,13 + 0,25 + 0,225 + 0,062) = =μ₀ּ103,3ּ10^-3 Вб/А

Ф’_в = μ₀ּ1,24ּ5,59ּ10^-3 = μ₀ּ6,9ּ10^-6 Вб

3. Определение магнитного сопротивления двух воздушных зазоров и намагничивающей силы, необходимой для проведения через рабочий воздушный зазор.

А/Вб

Определяем намагничивающую силу

А

4. Определяем магнитное сопротивление двух стыков и рассчитываем намагничивающую силы, необходимую для проведения магнитного потока через стоки. Магнитный провод между сердечниками и полюсами, учитывая неплотность прилегания сердечника к торцам полюсов по всей плоскости. Принимаем зазор между сердечником и полюсом равным 0,005 мм.

Вб/А

А/Вб

А/Вб

(IW)_ст = Ф’_вR_2ст = 12,7ּ10^-6 А

5. Определим

(IW)_ж = (IW)_я + (IW)’_пн + (IW)”_пн + (IW)_с

Для определения якоря

Тл

Индукция полостных наконечников

Тл

S’_пн = S”_пн = 6,4ּ0,8ּ10^-6 = 5,12ּ10^-6 м²

По графику находим магнитную проницаемость μ=f(B)

μ_я = 2000, μ_мп = 2000

Ом

Ом

Ом

(IW)_я = Ф’_в R_я = μ₀ּ6,9ּ10^-6ּ0,95/μ₀ = 6,55 A

(IW)_пн = Ф’_в R_пн = μ₀ּ6,9ּ10^-6ּ0,67/μ₀ = 4,6 A

A

Потоки рассеяния направлены параллельно расположению сердечника и якоря и удельная проводимость между этими деталями рассчитывается по формуле 17.

l

r₁

r₂

b

G₁₇ = _g17ּℓ

Вб/А

Вб

Тл

Ом

μ_с = 35

(IW)_с = Ф_с R_с = 14,3ּ10^-6ּ85,7 = 1,22A

(IW)_ж = (6,55 + 4,6 + 7,245 + 1220)ּ10^-6 = 1.238*10^-3 A

Ом

6. Определяем полную намагничивающую силу

(IW)₀ = (IW)_в + (IW)_ст + (IW)_ж =(134 + 12,7 + 1.2 *10^-3 +1,22+6,55+4,6 ) = 159,07 А

7. (IW)_п = K_зּ(IW)₀

К_з = 1,2 4,0

Принимаем К_з = 1,75

(IW)_п = 1,75ּ159,0=278 A

8. Рассчитаем обмоточные параметры реле

а) Конструктивные параметры

• внутренний диаметр катушки

D₀ = D +2δ₁,

где D – диаметр сердечника для круглой катушки

D₀ = 13,8ּ10^-3 + 2ּ0,8ּ10^-3 = 15,4ּ10^-3 м

• наружный диаметр катушки

мм

• радиальный размер катушки

h_к = D_н – D₀/2 = 14ּ10^-3 – 15,4ּ10^-3/2 = 6,3ּ10^-3 м

• осевой размер катушки

ℓ_к = L - 2δ₂ = 3,9 - 2ּ1= 1,9ּ10^-3 м

б) Напряжение U = 48В

в) Средняя длина витка катушки

ℓ_ср = πּD_ср 10^-3 = 3,14ּ14,7= 46,15 мм

г) Напряжение срабатывания

U_сраб = 0,5U = 24 B

д) диаметр провода обмотки

мм

е) Табличные данные, исходя из d

d₁ = 0,125 мм

ω₀ =63,6

C₀ = 0,446

f₀ = 0,501

ж) Число витков обмотки реле

W=W₀ּℓ_кּh_кּ10⁶ = 63,6ּ4,5ּ10^-3ּ6,3ּ10^-3ּ10⁶ = 1803,06

з) Сопротивление обмотки

R=C₀ּℓ_кּh_к [ D₀ + h_к ]*10⁹ = 0,446ּ1,9ּ10^-3ּ6,3ּ10^-3 [ 15,4*10^-3 +6,3ּ10^-3 ]*10⁹= 105,17 кОм

Проверка расчета катушки электромагнита реле по допустимой плотности тока.

Площадь поперечного сечения обмотки

мм²

Значение рабочего тока в обмотки

А

Плотность тока в обмотки

А/мм²

Полученное значение плотности тока в обмотке сравнивается с допустимым значением плотности тока

Вывод : В ходе работы была рассчитана электромеханическая характеристика реле ,а также рассчитаны обмоточные параметры электромагнитного реле.