1.5 Расчет обмотки электромагнита

1. 5 Расчет обмотки электромагнита

Из расчета магнитной цепи при заданном рабочем потоке  была определена необходимая намагничивающая сила обмотки ; и если дана величина напряжения питания , то можно рассчитать необходимый диаметр провода и число витков обмотки [3].

Геометрия магнитной цепи дает максимальные размеры каркаса обмотки, обмоточное окно катушки  меньше всей площади окна , примерно .

Диаметр голого провода , мм может быть найден следующим образом:

                                           (17)

                               (18)

Решая совместно уравнения (17) и (18), найдем

                                       (19)

где  – длина среднего витка, м;  – удельное сопротивление обмотки при нагреве до температуры , Ом× мм²/м:

                                        (20)

Здесь  1/°С,  Ом× мм²/м при  °С.

Определив диаметр голого провода  из уравнения (19), округляя его в сторону увеличения, необходимо по ГОСТу (табл. ) подобрать провод, то есть, выбрать  и  (диаметры голого и изолированного провода). В табл. приведены средние значения коэффициентов заполнения обмотки по меди  и удельное число витков  для провода марки ПЭЛ. Коэффициент заполнения обмотки по меди  определяет отношение площади поперечного сечения меди всех витков обмотки :

                                (21)

число витков обмотки  определяется:

                                     (22)

По уравнению (18) определяется сопротивление обмотки , а по уравнению (17) действительная намагничивающая сила катушки

 

Обмоточные данные проводов с эмалевой изоляцией

Диаметр голого провода , м	Диаметр изолированного провода , м	Коэффициент заполнения	Удельное число витков , вит/м2
0, 02	0, 033	0, 127
0, 03	0, 04	0, 352
	0, 05	0, 410
0, 05		0, 390
0, 06	0, 075	0, 420
Продолжение табл.
0, 07	0, 085	0, 468
	0, 095
	0, 105	0, 522
0, 1	0, 12	0, 543
0, 11	0, 13	0, 561
0, 12	0, 14	0, 576
0, 13	0, 15	0, 589
0, 14	0, 15	0, 601	38, 1
0, 15	0, 17	0, 611	34, 5
0, 16	0, 18	0, 617	30, 7
0, 17	0, 19	0, 621	27, 4
0, 18	0, 20	0, 624	24, 5
0, 19	0, 21	0, 626	22, 1
0, 20	0, 225	0, 628	20, 0
0 21	0, 235	0, 630	19, 2
0, 23	0, 255	0, 634	15, 25
0, 25	0, 275	0, 636	12, 96
0, 27	0, 305	0, 639	10, 76
0, 29	0, 325	0, 642	9, 46
0, 31	0, 35	0, 644	8, 53
0, 33	0, 37	0, 646	7, 56
0, 35	0, 39	0, 648	6, 74
0, 38	0, 42	0, 65	5, 73
0, 41	0, 45	0, 653	4, 95
0, 44	0, 485	0, 655	4, 25
0, 47	0, 515	0, 657	3, 77
0, 49	0, 535	0, 658	3, 49
0, 51	0, 56	0, 66	3, 23
0, 55	0, 6	0, 663	2, 29
0, 59	0, 64	0, 666	2, 44
0, 64	0, 69	0, 67	2, 08
0, 69	0, 74	0, 673	1, 8
0, 74	0, 8	0, 676	1, 57
0, 8	0, 86	0, 680	1, 35
0, 93	0, 99	0, 687	1, 02
1, 0	1, 07	0, 692	0, 881

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 , 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  можно определить по формуле Ньютона

                                        (23)

где  –мощность обмотки, Вт;  – коэффициент теплоотдачи,     Вт/ (м²∙ °С) (рис. 4);  – температура окружающей среды, °С; – охлаждающая поверхность обмотки, состоящая из внутренней  и наружной  боковых поверхностей, м² [2].

                                    (24)

Здесь – коэффициент, характеризующий эффективность внутренней охлаждающей поверхности;  для бескаркасных катушек;  для катушек с пластмассовым каркасом;  для катушек, обмотка которых наматывается на сердечник.

Рис. 4. Зависимость коэффициента теплоотдачи  от температуры перегрева: а – бескаркасная катушка; б – каркасная катушка

Если превышение температуры обмотки над окружающим воздухом ниже допустимого  (для провода марки ПЭЛ t), на этом тепловой расчет обмотки заканчивается. Если полученное значение , 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  в уравнение (25), можно определить время включения (работы) электромагнита ;  – постоянная времени нагрева

                                      (26)

где – удельная теплоемкость обмотки – 390 Дж/(кг× °С);  – масса обмотки, кг.

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

               (27)

Если , то коэффициент перегрузки по мощности при повторно-кратковременном режиме  можно приближенно выразить в следующем виде:

                               (28)

Здесь – мощность при повторно-кратковременном режиме, Вт;

 – допускаемая мощность при длительном режиме, Вт,

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: