Расчет электрического аппарата (номинальный ток катушки = 150А), страница 11

2.   Температура нагрева намотки катушки не должна превышать предельно допустимой величины.

Расчет катушки параллельного включения

Сечение провода

      (25)

где - удельное сопротивление материала обмоточного провода в нагретом состоянии

  - длина среднего витка обмотки

U_срб = 0,8·24 = 19,2 В

Подставим значения в исходную формулу (25) и получим:

Диаметр меди круглого провода

Диаметр провода с изоляцией

Число витков катушки

          (26)

где   - коэффициент заполнения  обмотки.

Подставим значения в исходную формулу (26) и получим:

Состояние катушки в нагретом состоянии

     (27)

Тепловой расчет катушки

      (28)

где К_н.max = 1,05 – коэффициент укладки

Потери в меди

       (29)

Превышение температуры

 , ⁰С       (30)

где α = 10 Вт/м²·град – коэффициент теплоотдачи поверхности катушки

τ – превышение над температурой окружающей среды, ⁰С

S_об.н = π·D_об.н.·l_об = 3,14·50·65·10^-6 = 0,001 м²– наружняя поверхность

S_об.в = π·D_об.в.·l_об = 3,14·28·65·10^-6 = 0,0057 м² – внутренняя поверхность

β = 1,0 - коэффициент характеризующий отдачу тепла внутренней поверхности

 Подставим значения в исходную формулу (30) и получим:

Полученное значение не превышает норму, то есть  63⁰С < 125 ⁰С, значит можно сделать вывод что размеры катушки рассчитаны верно.

6. Построение характеристики противодействующих сил – механической характеристики

Прежде чем приступить к построению механической характеристики аппарата, строят кинематическую схему его, которая дает наглядное и точное представление о передачи и преобразования движения механизма в целом.

 Кинематическая схема строится для наиболее характерных положений цикла движения механизма – включенного и отключенного, а также момента касания коммутирующих контактов. На (рисунке 8) показана кинематическая схема простейшего двухфазного механизма (соответственно рисунок 3).

Рис. 8. Кинематическая схема (к рис. 3)

На рисунке обозначено:

Р, П – раствор и провал контактов;

δ – воздушный рабочий зазор электромагнита;

F_кл., F_δп, F_эл, F_т – силы контактной и возвратной пружины, электромагнита и силы тяжести подвижных частей.

По кинематической схеме аппарата, зная размеры магнитной системы, ход якоря, раствор и провал контактов, рассчитывают длину плеч рычажного механизма (l_э, l_к, l_п) так, чтобы при перемещении якоря электромагнита от δ_от  до δ_пр подвижный контакт переместился на расстояние (Р+П). Кроме того, определяется величина растяжения (сжатия) рабочей пружины при движении якоря.

На кинематической схеме так же указываются  расположения и направление векторов сил, которые определяются при силовом расчете.

6.1 Определение и приведение действующих сил

Действующие в аппарате силы разделяются на действующие и противодействующие.

В электромагнитных аппаратах действующей силой является сила приводного электромагнита, F_эл. .

К противодействующим силам относятся:

- силы полезных сопротивлений, создаваемые пружинами, F_вп., F_кл;

- силы вредных сопротивлений – силы трения в кинематических парах. В современных ТАЭ эти силы малы и при расчетах их обычно не учитывают;

- силы тяжести подвижных звеньев F_т . Действие этих сил может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от направления вектора силы тяжести по отношению к направлению вектора электромагнитной силы.

Для сравнения эффективности действующих и противодействующих сил (согласование характеристик тяговых и механических) выполняют приведение противодействующих сил в точку приложения основной движущей силы. Приведенные силы по своему действию должны быть эквивалентны эффекту действующих. Величина приведенной силы определяется из условия, что ее работа на возможном перемещении точки приложения равна работе действительной силы.

6.2 Построение статической характеристики противодействующих сил – механической характеристики