Электромагнит

Задачи. Общая задача поверочного расчёта электромагнита заключается в определении его оптимальных параметров. Главной задачей является расчёт и построение характеристики электромагнитной силы (тяговой), согласование её с характеристикой противодействующих при включении сил (механической) и определение необходимой намагничивающей силы обмотки с расчётом параметров катушки.

Исходные данные. Конструкция электромагнита с основными размерами деталей магнитопровода приведена на рисунке 14. исполнение открытое. Характеристика противодействующих при включении сил приведена на рисунке 10. Исходной критической величиной силы является приведённая к оси сердечника катушки сумма противодействующих сил при наибольшем рабочем зазоре (см п.4.2). Напряжение цепи управления (на обмотке катушки) . Класс изоляции Е с допустимой температурой обмотки . Диаметр сердечника скорректирован в сторону увеличения.

рисунок 14. Электромагнит контактора.

Расчёт

1. Схема замещения рассматриваемого электромагнита одинакова с изображённой на рисунке 15.

Рисунок 15. Схема замещения электромагнита постоянного тока.

2. Расчёт проводимостей воздушных зазоров производится при четырёх величинах рабочего воздушного зазора .

3. Проводимость рабочего зазора определяется по кривым удельных проводимостей, полученных на основании обработки экспериментальных данных. Расчётная формула приведена в табл. 11-4 [1] (вторая с конца):

При

(по рисунку 11-3, а [1])

(по рисунку 11-3, а [1])

а) При , ,

б) При , ,

в) При , ,

г) При зазоре выпучивание потока можно не учитывать и

2.2. Производные проводимостей определяются без учёта выпучивания потока (эти слагаемые незначительны в сравнении со слагаемой основного потока).

а) При зазоре

б) При зазоре

в) При зазоре

г) При зазоре

Таблица 2.

Магнитные проводимости воздушных промежутков

1,8	26,7		42,6			14,9
1,2	40,4					33,6
0,6	80,7					134,2
0,01	48,3					483120,4

Далее определяем проводимость между якорем и скобой, между скобой и «хвостом» якоря; определяем полную проводимость нерабочего зазора между якорем и скобой; проводимость между полюсным наконечником и сердечником; проводимость между сердечником и основанием скобы; определяем сумму проводимостей рабочего и нерабочего зазоров, расположенных со стороны якоря; определяем проводимость потока рассеяния, определяем суммарную проводимость всех воздушных промежутков магнитопровода (значения проводимостей даны в таблице 2).

В пунктах 3-7 мы определяем величины магнитного потока в рабочем зазоре, необходимого для создания электромагнитной силы с целью построения нагрузочных характеристик.

8. Расчёт параметров катушки постоянного тока начинается с определения сечения и диаметра обмоточного провода по формулам 5-1, 5-2:

здесь - длина среднего витка (рисунок 10-13 [1]), - коэффициент перегрузки по току,

по таблице 14-3 [1] двойную толщину изоляции провода марки ПЭВТЛ можно принять равной толщине изоляции провода марки ПЭВ-2: , , .

Число витков обмотки по 5-3:

где - коэффициент заполнения, - размеры катушек и обмоточного пространства (рисунок 10-13 [1]).

Сопротивление обмотки по 5-4 при :

Ток в обмотке и н.с. (контроль):

Максимальные плотности тока и потребляемая мощность по 5-5:

приемлемо, так как обычно при продолжительном рабочем режиме его величина .

.

9. Упрощённый тепловой расчёт катушки. По 5-6 на наружной поверхности катушки:

здесь (таблица 16-1 [1])- коэффициент теплоотдачи, , - при катушке, намотанной на трубе.

10. Время срабатывания электромагнита складывается из времени трогания (5-7) и движения (5-8):

Время движения:

здесь М- масса, - рабочий зазор при отпущенном и притянутом якоре, S - площадь между характеристиками тяговых и противодействующих усилий.

Эта величина приемлема.

11. Коэффициент возврата по току при допущении, что система не насыщена, определяется по 5-9:

По характеристике противодействующих при включении механических сил по номинальным значениям сил и с учётом допустимых плюсовых отклонений сил. Электромагнитная сила по характеристике при .

Заключение.

Для расчёта токоведущего контура был выбран материал- медь твёрдая М1. В ходе расчёта были найдены площадь и размеры сечения шины, гибкого шунта, силы контактного нажатия, падение напряжения (которое оказалось приемлемое) и допустимое время протекания тока, которого было достаточно, чтобы выдержать наибольший допустимый пусковой ток.

При расчёте коммутирующих контактов я использовал твёрдотянутую медь М1-тв. Была рассчитана сила нажатия контактов, переходное сопротивление. При расчёте падения напряжения в переходном сопротивлении я получил напряжение меньшее, чем напряжение рекристаллизации (размягчения), температура контактной площадки оказалась меньше температуры рекристаллизации меди. Из расчёта тока сваривания контактов был сделан вывод о том, что при токе короткого замыкания контакты не расплавятся. Время вибрации контактов оказалось допустимое, следовательно мероприятия по её снижению проводить не нужно. Коммутационная износостойкость контактов в моём расчете оказалась небольшой, т.е. меньше допустимой и поэтому, чтобы уменьшить оплавление контактов, я к дугогасительному устройству добавил дугогасительные контакты- рога.

Из расчёта дугогашения я выяснил, что необходимо иметь дугогасительное устройство. Затем я рассчитал все основные параметры дугогашения и определил, что время горения дуги приемлемо с точки зрения износа камеры.

При расчёте механизма был произведён расчёт кинетической энергии, угловой скорости и времени движения подвижной части контактора при его отключении и были построены кривые по этим значениям.

В контакторах постоянного тока распространены электромагниты клапанного типа. При расчёте электромагнита были найдены различные проводимости, была найдена температура наружной поверхности катушки. Важным параметром контактора является коэффициент возврата, который был определён, он не позволяет использовать контактор для защиты двигателя от снижения напряжения, так как оказался мал.

По итогам данного расчёта можно сделать вывод, что данный контактор постоянного тока можно использовать для коммутации силовых электрических цепей.

Список использованной литературы:

1. Сахаров П.В. «Проектирование электрических аппаратов»- М: Энергия, 1971.

Дата добавления: 2015-07-11