Расчет обмотки электромагнита постоянного тока

При расчете обмотки исходными параметрами являются МДС (), на­пря­жение , допустимый перепад температуры . Необходимо оп­ре­де­лить число витков обмотки , диаметр провода , сопротивление обмотки , потребляемую мощность и проверить электромагнит на нагрев.

Связь геометрических размеров обмотки с электрическими параметрами с уче­том колебания напряжения определяется выражением [4]

, (2.1)

где – поверхность охлаждения катушки, м²; – средняя длина витка ка­туш­ки, м; – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙К); – допустимая тем­пе­ратура перегрева, °С; – площадь окна, занимаемого обмоткой, м²; – толщина обмотки, м; – высота обмотки, м; – коэффициент пе­ре­груз­ки по мощности; – коэффициент заполнения обмотки; – удельное со­про­тивление провода в горячем состоянии, Ом∙м.

Величина называется геометрическим параметром об­мот­ки. Для цилиндрической катушки

; (2.2)

; (2.3)

, (2.4)

где – наружная поверхность охлаждения катушки, м²; – внутренняя по­верхность охлаждения катушки, м²; – коэффициент, учитывающий не­оди­на­ковость теплоотдачи через наружную и внутреннюю поверхности катушки:

– для бескаркасной, бандажированной катушки;

– для катушки на металлическом каркасе;

– для катушки, намотанной непосредственно на сердечник.

Для катушки на неметаллическом экране ()

, (2.5)

где – внутренний диаметр катушки, м.

Тогда геометрический показатель .

Обычно задаются отношением

4 - 8.

Тогда толщину обмотки , м, можно определить по формуле

, (2.6)

где МДС обмотки

. (2.7)

Для предварительных расчетов коэффициент заполнения обмотки принимают равным .

Диаметр провода определяется при минимальном значении напряжения:

. (2.8)

Полученное значение диаметра провода округляется до ближайшего боль­шего значения по справочным данным. Оттуда же берется коэффициент за­пол­нения и диаметр провода с изоляцией.

Число витков обмотки

. (2.9)

Сопротивление обмотки , Ом

. (2.10)

Мощность, потребляемая обмоткой, , Вт

. (2.11)

После этого обмотка проверяется на нагрев по формуле Ньютона

, (2.12)

где – мощность, потребляемая обмоткой в горячем состоянии при мак­си­маль­ном напряжении, Вт.