Расчет электрического аппарата (номинальный ток катушки = 150А), страница 6

4. Расчет магнитной цепи – определение величин магнитного потока в участках магнитной цепи и н.с.,  необходимой для срабатывания якоря.

     5. Расчет и построение тяговых характеристик.

     6. Расчет параметров катушки.

     7. Тепловой расчет катушки.

5.1 Расчет проводимостей воздушных зазоров.

Проводимость рабочего воздушного зазора  у аппаратов клапанного типа (рисунок 5) можно определить по формуле

Рис. 5.  К расчету проводимости рабочего воздушного зазора.

          (17)

где                

Δ = 0,1 мм – величина зазора «отлипания»

с = Δ ш = 2·10^-3 м – толщена торцевой изоляционной шайбы

R₀ = 40·10^-3 м – расстояние от середины сердечника до скобы (из эскиза)                                                             

Подставим полученные значения в исходную формулу (17)

Производная проводимости

При расчете проводимостей для потока рассеяния (между сердечником и скобой) удобно пользоваться проводимостью на единицу длины сердечника – удельной проводимостью, которую определяют по эмпирической формуле (рисунок 6)

Рис. 6. К расчету проводимости для потока рассеяния.

   (18)

при  

а = 55 мм, h = 30 мм, r = 12 мм →

Подставим полученные значения в формулу (18) и получим

Полная проводимость равна

Суммарную проводимость воздушных зазоров определяют следующим образом:

- суммарная проводимость со стороны рабочего воздушного зазора равна

      (19)

где    

- суммарная проводимость рабочего воздушного зазора и зазора между скобой и якорем.

g_σ = 6,1·10^-6  Г/м

G_δ = 3,2·10^-7 Г  

δ_я.ск. можно определить из подобия треугольника

- суммарная проводимость со стороны паразитного воздушного зазора (сердечник – основание скобы)

             (20)

где    (20.1)

δ_с.ск. – величина зазора, принимается равной ≈ 0,1 мм [Сахаров]

r₁ – радиус концевой части сердечника r₁ =  = мм

l – толщина скобы,  l = 54 мм

Подставим полученное значение из формулы (20.1) в (20), получим

- полная суммарная проводимость воздушных зазоров магнитной системы

- местоположение максимального магнитного потока для магнитной системы с внешним притягиваемым якорем

     (21)

Убывание потока на участке 2 – 3 происходит обычно небольшое поэтому во многих случаях, особенно при расчетах, относящихся к малым значениям рабочего воздушного зазора можно принимать l₁₂ > l_c. При этом ошибка не превышает (4÷5%) [Сахаров].

5.2 Расчет коэффициентов рассеяния

Когда магнитная система имеет два воздушных зазора, расположенных с двух сторон обмотки, то она разделяется на две отдельные части. В каждой части системы имеется поток рассеяния, который определяется коэффициентом рассеяния этой части. Величину коэффициентов рассеяния для каждой части можно найти из исходя из следующих соображений:

      (22)

 Соответственно

    (23)

5.3 Определение необходимого магнитного потока в рабочем зазоре

 Исходной величиной является сила срабатывания электромагнита       F_{эл.сраб.} = 12Н.

По этой силе и по известным значениям  проводимостей воздушных зазоров, используя энергетическую формулу, определяют уточненное значение магнитного потока в расчетном зазоре. Для электромагнита с внешним притягиваемым якорем

   (24)

где      -  производная проводимость

          G_δ = 3.2·10^-7 Г -  проводимость рабочего воздушного зазора

5.4 Расчет магнитной цепи по участкам с использованием коэффициентов рассеяния и кривой намагничивания и построение силовых характеристик

Для расчета магнитную цепь, используя эскиз магнитопровода (рисунок 4), разбивают на отдельные участки. Каждый участок на всей своей длине должен иметь постоянное сечение и обтекаться одним и тем же магнитным потоком. Зная сечение S и среднюю длину магнитной силовой линии lкаждого участка, определяют падение магнитного потенциала на каждом участке и суммируют н.с. катушки.