1.6. Определение превышения установившейся температуры обмотки над температурой окружающего воздуха

При включении обмотки электромагнита на протяжение протекающий электрический ток нагревает обмотку. При длительном режиме включения обмотка нагревается до установившейся температуры _у, при этом устанавливается тепловой баланс (получаемое обмоткой тепло от источника питания равно теплу, отдаваемому ею в окружающее пространство).

Превышение установившейся температуры обмотки над окружающим воздухом _у = _у – _о можно определить по формуле Ньютона

(23)

где P = I²R – мощность обмотки, Вт;

k_т – коэффициент теплоотдачи – (9  14),Вт/ (м²  ⁰С)

₀ – температура окружающей среды ⁰С;

S _охл – охлаждающая поверхность обмотки, состоящая из

внутренней S _р и наружной S _н боковых поверхностей, м² [2].

S_охл = S_н +_т S_в ( 24)

Здесь _т – коэффициент, характеризующий эффективность внутренней охлаждающей поверхности; _т = 0,9 для бескаркасных катушек; _т  0 для катушек с пластмассовым каркасом; _т = 0 для катушек, обмотка которых наматывается на сердечник.

Если превышение температуры обмотки над окружающим воздухом ниже допустимого _у  _доп (для провода марки ПЭЛ _доп = 105⁰ –₀), на этом тепловой расчет обмотки заканчивается. Если полученное значение _у  _доп, а обмоточное окно занято полностью, то необходимо определить или время включения электромагнита при кратковременном режиме, или продолжительность включения ПВ при повторно-кратковременном режиме работы.

Для кратковременного режима превышение температуры

(25)

Подставляя  = _доп из уравнения (25), можно определить время включения (работы) электромагнита t; Т _наг – постоянная времени нагрева,

(26)

с – удельная теплоемкость обмотки – 390, Втс/(кг⁰С);

М – масса обмотки, кг.

Повторно-кратковременный режим, т. е. поочередное включение t_p электромагнита характеризует коэффициент продолжительности включения ПВ или ПВ%, где

(27)

Если t_p + t_п  Т _наг, то коэффициент перегрузки по мощности при повторно-кратковременном режиме p _пк можно приближенно выразить в следующем виде:

(28)

Здесь Р_пк – мощность при повторно-кратковременном режиме, Вт;

(Р_д)_дл – допускаемая мощность при длительном режиме, Вт,

(Р_д)_дл = _доп  k  S _охл.

1.7. Расчет тяговой характеристики электромагнита

Силу тяги электромагнита можно подсчитать по формуле Максвелла (для одного зазора)

или

(29)

где _ – магнитный поток в рабочем воздушном зазоре,Вб;

S – площадь полюса, м²;

_о = 0,4  10 ^–6 , Г/м.

Формула Максвелла верна, когда поле в зазоре равномерно и вектор индукции перпендикулярен поверхности S, т. е. при малых зазорах. Более удобно силу тяги при движении якоря определять по энергетической формуле

(30)

Величину определяют графически из G_ = f().

Для втяжных электромагнитов можно воспользоваться приближенной формулой

(31)

Здесь  – рабочий воздушный зазор, м;

l_я – длина якоря, м;

l – длина катушки, м;

G_я – магнитная проводимость рабочего зазора, Г.