5. Электромагнит

Задачи. Общая задача поверочного расчёта электромагнита заключается в определении его оптимальных параметров. Главной задачей является расчёт и построение характеристики электромагнитной силы (тяговой), согласование её с характеристикой противодействующих при включении сил (механической) и определение необходимой намагничивающей силы обмотки с расчётом параметров катушки.

Исходные данные. Конструкция электромагнита с основными размерами деталей магнитопровода приведена на рисунке 6. исполнение открытое. Характеристика противодействующих при включении сил приведена на рисунке 10. Исходной критической величиной силы является приведённая к оси сердечника катушки сумма противодействующих сил при наибольшем рабочем зазоре (пункт 4.2). Напряжение цепи управления (на обмотке катушки) дано в задании. Класс изоляции Е с допустимой температурой обмотки . Диаметр сердечника скорректирован в сторону увеличения.

Рисунок 6. Электромагнит контактора.

Расчёт

5.1. Схема замещения рассматриваемого электромагнита одинакова с изображённой на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема замещения электромагнита постоянного тока.

5.2. Расчёт проводимостей воздушных зазоров производится при четырёх величинах рабочего воздушного зазора .

5.3. Проводимость рабочего зазора определяется по кривым удельных проводимостей, полученных на основании обработки экспериментальных данных. Расчётная формула приведена в таблице 11-4 [1]

(37)

g^’_рт, g^''_рт , g^’_z , g^’’_z определяют из следующих соотношений и рисунка 8.

, ,

, (38)

Рисунок 8.

5.4. Производные проводимостей определяются без учёта выпучивания потока (эти слагаемые незначительны в сравнении с основным потоком).

(39)

далее определяем проводимость между якорем и скобой, между скобой и «хвостом» якоря; определяем полную проводимость нерабочего зазора между якорем и скобой; проводимость между полюсным наконечником и сердечником; проводимость между сердечником и основанием скобы; определяем сумму проводимостей рабочего и нерабочего зазоров, расположенных со стороны якоря; определяем проводимость потока рассеяния, определяем суммарную проводимость всех воздушных промежутков магнитопровода (значения проводимостей занести в таблицу).

5.5. Расчёт параметров катушки постоянного тока начинается с определения сечения и диаметра обмоточного провода по формулам:

(40)

(41)

здесь - длина среднего витка (рисунок 10-13 [1]), - коэффициент перегрузки по току, толщину изоляции провода можно взять из таблицы 14-3 [1]

Число витков обмотки:

(42)

где - коэффициент заполнения, - размеры катушек и обмоточного пространства (рисунок 10-13 [1]).

Сопротивление обмотки при :

(43)

Определим для контроля ток в обмотке и н.с., максимальную плотность тока и потребляемую мощность:

, , , . (44)

При продолжительном рабочем режиме его величина должна быть .

5.9. Упрощённый тепловой расчёт катушки. На наружной поверхности катушки:

(45)

здесь (таблица 16-1 [1])- коэффициент теплоотдачи, , - при катушке, намотанной на трубе.

5.10. Время срабатывания электромагнита складывается из времени трогания и движения :

, (46)

, (47)

здесь М- масса, - рабочий зазор при отпущенном и притянутом якоре, S- площадь между характеристиками тяговых и противодействующих усилий.

(48)

5.11. Коэффициент возврата по току при допущении, что система не насыщена, определяется по:

(49)