Розрахунок котушки на задану МДС

Курсова робота

 

Виконання розрахунку електромагніта клапанного типу

Введення

 

Електромагнітним механізмом називають електромагнітні системи, у яких при зміні магнітного потоку відбувається переміщення рухливої частини системи. Електромагнітні механізми по способі переміщення якоря підрозділяють на електромагніти клапанного й соленоїдного типу, а також і із що поперечно рухається (обертовим) якорем.

У даному курсовому проекті потрібно зробити розрахунок електромагнітного механізму клапанного типу, що знаходить широке застосування в електромагнітних реле постійного і змінного току.

Метою проекту є визначення параметрів котушки електромагніта при живленні її постійним струмом, тягових і магнітних характеристик, часу спрацьовування електромагнітного механізму.

Дані для розрахунку

 

Схема електромагнітного механізму представлена на малюнку 1. Дані для розрахунку наведені в таблиці 1.

 

Малюнок 1 - Схема електромагнітного механізму

 

Таблиця 1 - Вихідні дані

a	l	c	m	∆H	∆вн	∆T	δ1нач	δ1кін	δ2	Iω	U
мм										А	В
32	130	70	4	1.2	2	2	7	0.3	0.4	900	110

 

Розрахунок котушки на задану МДС

Геометричні розміри обмотки й створювана нею сила, що намагнічує, зв'язані співвідношенням [1, с.9]:

 

, (1)

 

де Q₀ = l₀·h₀ – величина обмотувального вікна, мм²;

f₀ – коефіцієнт заповнення обмотки по міді;

j – щільність струму в обмотці, А/мм².

При заданій силі, що намагнічує, можна визначити величину обмотувального вікна:

. (2)

 

У процесі експлуатації обмотки можливе підвищення рівня живлячої напруги, що приводить до збільшення струму й створенню більше важкого теплового режиму обмотки. Отже, розрахункове значення обмотувального вікна необхідно збільшити шляхом уведення коефіцієнта запасу k_з = 1.1...…12[1.2, с.10], тоді:

 

. (3)

 

Приймемо k_з = 1.2. Щільність струму в обмотці електромагніта, призначеного для тривалого режиму роботи, перебуває в діапазоні 2...4…4 [1, с.10]. Приймемо j = 4. Значення коефіцієнта заповнення f₀ для рядового укладання проведення повинне перебуває в межах 0.5...…06[1,с.10]. Приймемо f₀ = 0.5.

Підставляючи у вираження (3) вихідні дані й прийняті чисельні значення коефіцієнтів, визначимо необхідну величину обмотувального вікна:

 

.

 

Геометричні розміри обмотки визначаються на основі ряду рекомендацій. По конструктивних міркуваннях для найбільш ефективного використання стали сердечника, приймемо співвідношення:

 

.

Визначимо довжину й висоту вікна обмотки:

 

мм; (4)

мм. (5)

 

Розрахунковий перетин необхідного обмотувального проведення визначається по формулі [1, с.10]:

 

, (6)

 

де l_ср – середня довжина витка;

Iw - сила, що намагнічує, котушки;

U - живляча напруга котушки;

? - питомий опір проведення.

Питомий опір проведення визначиться як:

 

, (7)

 

де ρ₀ – питомий опір при t = 0 ºЗ, ρ₀ = 1.62·10^-5 Ом·мм;

α – температурний коефіцієнт опору міді, α = 4,3·10^-3 ºC^-1;

t - припустима температура нагрівання проведення, t = 75?С.

 

Ом·мм.

 

Визначимо середню довжину витка проведення в обмотці [1, с.11]:

 

, (8)

мм.

 

Знайдені величини підставляємо у формулу (6):

 

мм².

 

Визначимо розрахунковий діаметр необхідного проведення [1, с.11]:

 

мм, (9)

 

Далі по таблиці [1, с.18], використовуючи значення розрахункового діаметра проведення, підбираємо стандартне проведення марки ПЕВ-1 з наступними параметрами:

 

мм; мм; .

 

Визначимо перетин прийнятого проведення без обліку ізоляції [1, с.11]:

 

мм². (10)

 

Визначимо перетин прийнятого проведення з урахуванням ізоляції [1, с.11]:

 

мм². (11)

Розрахункове число витків обмотки при даному обмотувальному вікні й прийнятому проведенні дорівнює [1, с.12]:

 

. (12)

 

Округляючи отримане число витків до сотень у більшу сторону, приймаємо: .

По знайденому числу витків визначимо опір обмотки [1, с.12]:

 

Ом. (13)

 

Знайдемо значення розрахункового струму котушки [1, с.12]:

 

А. (14)

 

Для перевірки правильності виконаного розрахунку знайдемо силу, що намагнічує, розроблювальної котушки й щільність струму, а так само потрібно оцінити тепловий режим [1, с.12]:

 

А > А;

А/мм² < А/мм².

 

Тепловий режим котушки електромагніта характеризується перевищенням температури обмотки над температурою середовища. Це перевищення визначається по формулі [1, с.12]:

, (15)

 

де k_то – узагальнений коефіцієнт тепловіддачі;

S_охл – поверхня охолодження котушки.

Величину коефіцієнта тепловіддачі можна визначити по формулі [1, с.13]:

 

, (16)

 

де k_то0 – коефіцієнт тепловіддачі при 0 ºЗ, k_то0 = 1.4·10^-5 Вт/(мм²·ºС);

β – коефіцієнт, що враховує збільшення тепловіддачі при нагріванні котушки, β = 5·10^-8 Вт/(мм²·ºС);

t_розр. – різниця температури навколишнього середовища й температури нагрівання обмотки, t_розр. = 75ºС.

 

 Вт/(мм²·ºС).

 

Визначимо поверхню охолодження котушки. Припустимо, що матеріал каркаса має значний тепловий опір, що істотно знижує розсіювання тепла з торцевих і внутрішніх поверхонь котушки, тоді [1, с.13]:

 

, (17)

мм².

 

Підставляючи знайдені величини у вираження (15) одержимо:

 

ºС.

Тому що сила, що намагнічує, що вийшла в результаті перевірки, більше заданої, щільність струму не перевищує максимального значення й допускається нагрів, що, котушки не перевищує?_доп = 80 ºЗ, те розрахунок проведений правильно.