Расчет электрического аппарата (номинальный ток катушки = 150А), страница 5

4.3.2 Определение размеров обмотки

        Размера катушки полностью зависят от величины н.с., Θ_ср.δ необходимой для срабатывания электромагнита, которую обмотка должна создать Θ_ср.δ = (1,2÷1,6)· Θ_{δ от}

        В предварительном расчете н.с., приходящуюся на один рабочий зазор, можно определить по уже известным величинам индукции В_δ.от. и зазора δ из формулы

(13)

- н.с., приходящаяся на один рабочий воздушный  зазор

В рационально спроектированных электромагнитах н.с., приходящаяся на нерабочие зазоры при отпущенном якоре, составляет от 5 до 15 %  Θ_ср.δ, приходящаяся же на сталь – от 10 до 20% [Виттенберг, Сахаров]. Тогда

      (14)

4.3.3 Определение площади намоточного пространства и сторон обмотки

        Площадь поперечного сечения обмотки S_об при предварительном расчете определяют по уравнению, связывающему значение н.с. с размером обмотки и допустимой плотностью тока, при заданном режиме работы [Гордон, Сахаров]

    (15)

где     К_з.об.=0,6 коэффициент заполнения обмоточного пространства, в зависимости от марки и диаметра провода (в предварительных расчетах его принимают равным 0,4÷0,6), причем меньшие значения берутся для меньших диаметров провода;

          j =3 А/мм² -  плотность тока, соответствующая ее номинальному параметру;

          К_п.т. =1 – коэффициент перегрузки по току, при длительном режиме.

Для параллельных катушек            (16)

где  U_н = 24 В, номинальное напряжение катушки;

        U_ср = 20 В, напряжение срабатывания.

Подставим значения из формулы (16) в формулу (15)  и получим

Отношение сторон обмоточного пространства l_об / h_об обычно определяют на основании анализа существующих конструкций электромагнитных аппаратов [Сахаров]. Ориентировочно рекомендуют следующие значения l_об / h_об: больших (контакторы) – 4-5.

        Задаемся соотношением

         

4.4 Определение размеров частей магнитопровода и катушки. Разработка эскиза электромагнита

Высота полюсного наконечника Δп.н.

Длинна катушки l_к

 Δш – толщина торцевой изоляционной шайбы,  при каркасной намотке 2-                                           3мм (Δш = 2,25мм)

Длина сердечника  l_с

Внутренний диаметр обмотки D_об.вн.

Δи.вн.- толщина внутренней изоляции, при каркасной намотки 1-2мм (Δи.вн.=1,5мм)

Наружный диаметр обмотки D_об.нар

Δи.нар.- толщина наружной изоляции, принимаемой (Δи.нар.= 0,3мм)

Сечение скобы S_ск

S_ск ≥ S_серд.;   S_серд.= 5·10^-4 м²

в_ск = D_об.нар+4=50+4=54мм

а_ск = S_ск / в_ск = 5·10^-4 / 54 = 9,2 мм

Площадь якоря S_я

S_я = (0,7÷0,9)· S_серд = 0,8·5·10^-4 = 4·10^-4 м²

в_я = d_п.н. + 10 = 40 мм

а_я = S_я / в_я = 10 мм

После расчета основных размеров вычерчивается на мелиметровой бумаге  эскиз электромагнита в натуральную величину (рисунок 4) и контактор постоянного тока (рисунок 3)

5.  Поверочный расчет электромагнита постоянного тока

Главной задачей  расчета магнитной цепи является определение необходимой  н.с. обмотки по магнитному потоку в рабочем воздушном зазоре.

Существует много методов поверочного расчета электромагнитов. Рекомендуемая методика заключается в расчете электромагнита по участкам с учетом коэффициента рассеяния и с использованием кривых намагничивания, это позволяет провести подробный анализ магнитного состояния материала электромагнита в различных местах и дать заключение о магнитном исполнении материала и о правильности выбора размера электромагнита.

Порядок поверочного расчета электромагнита следующий:

1. Расчет магнитных проводимостей воздушных зазоров и промежутков потоков рассеяния. Определение суммарной проводимости и производной проводимости рабочих зазоров.

2. Расчет коэффициентов рассеяния.

3. Определение необходимого магнитного потока в рабочем воздушном зазоре по энергетической формуле.