§ 17.7. Основы расчета обмотки реле

В задачу расчета обмотки реле входит определение диаметра прово­да и числа витков. Конструкция катушки фактически определена конструкцией и размерами магнитной системы реле. По форме раз­личают круглые и прямоугольные катушки реле. Круглая катушка (рис. 17.12, а) характеризуется внутренним (D_SH) и наружным (D_mp) диаметрами намотки, длиной намотки /_н, длиной каркаса катушки L_K. Сечение катушки при продольном разрезе катушки называется окном намотки. Площадь окна намотки

Прямоугольная катушка (на рис. 17.12, б показана с торца) ха­рактеризуется двумя внутренними размерами (а и Ь) и двумя наруж­ными размерами (А и В). Остальные размеры совпадают с размера­ми круглой катушки.

Высота окна намотки Я= (А- а)/2 = (В- Ь)/2. Средняя длина витка определяется по формуле

где второе слагаемое учитывает закругление провода.

Для обмоток реле чаще всего применяют медные изолирован­ные провода с удельным сопротивлением р = 0,0175 Ом • мм²/м-В зависимости от изоляции различают марки проводов ПЭЛ (эмале­вая лакостойкая изоляция), ПЭВ (эмалевая винифлексовая изоля-

ция), ПЭЛШО (с шелковой оплеткой поверх эмалевой изоляции), ПЭТВ (теплостойкая изоляция).

Существует три способа намотки провода на катушку:

1) рядовая намотка (рис. 17.13, а), когда витки в ряду располо­жены плотно, а витки соседних рядов лежат точно друг над другом;

2) шахматная намотка (рис. 17.13, б), когда витки очередного ряда расположены в углублениях между витками нижнего ряда;

3) намотка навалом, неупорядоченная намотка, когда витки укладываются рядами без соблюдения соосности слоев.

Важной характеристикой намотки является коэффициент за­полнения, который учитывает заполнение окна катушки медью провода.

Коэффициентом заполнения называется отношение сечения меди катушки к площади окна:

где d — диаметр провода (без изоляции); w — число витков.

Коэффициент заполнения зависит от изоляции провода и ка­тушки, способа намотки. Более высокие коэффициенты заполнения обеспечивает упорядоченная намотка (особенно шахматная). Одна­ко для тонких проводов (d < 0,35 мм) упорядоченную намотку вы­полнить трудно и применяется, как правило, намотка навалом. Для тонких проводов относительная толщина изоляции больше, чем для толстых проводов. Например, для провода диаметром d= 0,1 мм диа­метр с изоляцией ПЭЛ составляет 0,12 мм, с изоляцией ПЭВ-2 — 0,13 мм, с изоляцией ПЭЛШО — 0,175 мм, т. е. увеличивается соот­ветственно в 1,2; 1,3; 1,75 раза. Для провода диаметром г/=1,0 мм диаметр с изоляцией ПЭЛ составляет 1,07 мм, изоляцией ПЭВ-2 — 1,11 мм, с изоляцией ПЭЛШО — 1,135 мм, т. е. увеличивается соот­ветственно в 1,07; 1,11; 1,135 раза. Поэтому для обмоток из толстых проводов коэффициент заполнения значительно выше, чем для тон­ких проводов. Надо также отметить, что для мощных реле использу­ются бескаркасные обмотки. Они наматываются на временные

разъемные шаблоны, затем закрепляются с помощью изолирующей ленты и пропитки лаками и устанавливаются непосредственно на сердечник реле.

Сопротивление обмотки реле

где q = яс!²/4 — сечение провода.

В зависимости от условий работы различают реле напряжения, работающие при неизменном напряжении (£/= const), и реле тока, работающие при заданном токе (/= const).

Реле напряжения .включается на полное напряжение источника питания и является в своей цепи единственной нагрузкой. Ток об­мотки и, следовательно, МДС зависят от сопротивления обмотки. Если заданы напряжение £/и МДС Iw, то диаметр провода обмотки определяется по формуле

По справочнику выбирается ближайший больший стандартный диаметр провода. Число витков определяется с учетом коэффициен­та заполнения, выбираемого из справочника. Ток в обмотке опреде­ляется по закону Ома: /=U/R.

Выбранный диаметр провода проверяется на нагрев по допусти­мой плотности тока Д_доп = 2,5 -=- 3 А/мм² (для новейших марок прово­дов с улучшенной изоляцией допускается большая плотность тока):

Реле тока может включаться последовательно с нагрузкой, име­ющей значительно большее сопротивление, чем обмотка реле. Реле тока служат обычно для отключения нагрузки при аварийных значе­ниях тока. Их называют максимальными реле. В практике исполь­зуют также минимальные реле, действующие при уменьшении тока в нагрузке. При расчете обмотки токового реле число витков опре­деляется по заданным значениям МДС и тока: w = Iw/I.

После выбора стандартного диаметра (сечения) провода необхо­димо проверить его на нагрев по допустимой плотности тока.

Диаметр провода определяется с учетом коэффициента заполне­ ния .^, на основании известной площади^окна,.намотки Q<>,с,помо­ щью уравнения (17.20): . , .,.,.,