Расчет тягового электромагнита постоянного тока

Расчет тягового электромагнита постоянного тока

Тяговая сила, развиваемая электромагнитом, вычисляется по формуле полученной на основе баланса энергии (энергетическая формула). В условиях равномерного распределения индукции в рабочем воздушном зазоре эта формула преобразуется в формулу Максвелла:

.

— это индукция в воздушном зазоре, Тл.

— площадь полюса, .

— магнитная проницаемость воздуха.

Задав 1,1 Тл, можно определить:

= 0,103 802 .

Для электромагнита клапанного типа (ЭМК) площадь полюса:

.

а диаметр стержня:

= 0,11 496 276 .

Магнитодвижущая сила обмотки (МДС):

.

где k = 1,03 — коэффициент падения МДС в стали.

0,002 м — ход якоря.

= 875 796,1783 — напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.

Отсюда следует что:

3608,280 255 А.

Среднее значение магнитной индукции в стали магнитопровода:

= 1,1 Тл.

где 1 — коэффициент рассеивания магнитного потока.

По основной кривой намагничивания для низкоуглеродистой стали, находим среднее значение магнитной напряженности в стали магнитопровода.

600.

Сторона квадрата окна под обмотку возбуждения ЭМК:

0,39 355 365 .

где.

3608,280 255.

падение МДС (магнитного напряжения) в стали. Средняя длина витков обмотки ЭМК:

0,159 755 143.

Сечение провода (по меди):

0,47.

где удельное электрическое сопротивление меди при температуре нагрева 75єС.

Диаметр провода (по меди):

0,245 052 .

Округляем до стандартного значения из таблицы № 2.

0,275 .

По таблице № 2 также находиться толщина изоляции на одну сторону:

0,15 .

Коэффициент заполнения по меди:

0,523 740 764.

где 0,82 коэффициент укладки.

Число витков находится по следующей формуле:

17 199,63906.

Сопротивление обмотки:

1048,677 022 .

Потребляемый ток:

0, 209 788 138 .

Мощность потерь:

46,1 533 904.

Плотность тока в проводе:

если неравенство не выполняется, следует увеличить (или уменьшить).

4,45E+06 .

Это значение удовлетворяет неравенству. Температура нагрева обмотки:

поверхность охлаждения ЭМК:

0,0128 .

Коэффициент теплопередачи с поверхности обмотки зависит от превышения температуры. Выберем 90, тогда получаем:

16,8.

Средняя температура нагрева обмотки:

234,124 єС.

• 3. Схема замещения магнитной цепи
• 3.1 Схема замещения

Рис. 1. Схема замещения электромагнитной цепи электромагнита

Отдельные элементы магнитной цепи (участки магнитопровода, воздушные зазоры и промежутки) изображаются на схеме замещения в виде магнитных сопротивлений, а намагничивающие обмотки с током — виде источников МДС. Магнитные сопротивления рассеяния и распределенную МДС в цепи заменяют несколькими сосредоточенными. Точность решения повышается с увеличением количества разбиений распределенных МДС, и магнитных сопротивлений рассеяния на соответствующие им элементарные сосредоточенные магнитные сопротивления и МДС. Если высоту сердечника обмотки разбить на три равные части, то схема замещения магнитной цепи будет иметь вид, показанной на рис 1.

На этой схеме:

— магнитное сопротивление якоря.

— магнитное сопротивление одного воздушного зазора.

— магнитное сопротивление броневой части сердечника.

— магнитное сопротивление центрального сердечника.

— магнитное сопротивление основания.

— МДС одной части разбиения.

— магнитные потоки соответствующих участков.

и — узлы магнитной цепи.

Конечной целью расчета магнитной цепи является определение коэффициентов и, выбранных произвольно из заданного диапазона значений.

3.2 Магнитные сопротивления схемы замещения

Магнитопровод конструируют так, чтобы среднее сечение различных участков примерно одинаковыми.

Вышеприведенный расчет был по существу первым расчетным приближением, для того чтобы определить магнитные сопротивления.

Для ЭМК (все размеры в м):

.

Возьмем 0,75 .

.

Возьмем 0,0015 .

Средняя магнитная проницаемость.

0,18 333.

0,93 207 006 .

находим из равенства.

• 0,93 913 313 .
• 0,43 906 011.

0,24 827 074.

находим из равенства.

0,665 425.

• 0,665 425.
• 0,46 071 435 .

• 0,332 712.
• 0,43 906 011.

Магнитное сопротивление основания:

242 095,1225.

Магнитные сопротивления участков:

68 934,55657.

76 816,72218.

0,165 289 256.

234 212,9569.

Магнитные сопротивления рассеяния:

14 261 040,02.

15 076 363,17.

13 529 377,2.

тяговый электромагнит постоянный ток.

3.3 Расчет схемы замещения

Схему замещения рассчитаем методом контурных потоков, используя аналогию электрической цепи магнитной:

магнитный поток в воздушном зазоре Уравнения для трех контуров будут иметь вид:

(*).

Решив систему уравнений, находим контурные потоки. Используем уравнения связи, находим магнитные потоки участков:

Магнитные сопротивления участков магнитопровода (стальных) находим по формуле:

Разделив потоки стальных участков на их сечения, находим магнитные индукции на стальных участках, а по ним, используя основную кривую намагничивания — напряженности, разделив магнитные индукции на соответствующие напряженности, находим магнитные проницаемости участков, а по ним — соответствующие магнитные сопротивления участков, сопротивления и рассеяния остаются неизменными.

Решая снова уравнения (*) осуществляем третье расчетное приближение.

3.4 Коэффициенты насыщения и рассеяния

Коэффициент насыщения:

Коэффициент рассеяния:

Если выбранные значения и вначале расчета и рассчитанные в п. 3.4 отличаются более на 5%, то следует выбрать новые значения:

.

и весь расчет повторить с самого начала.

• 1. «Электротехнический справочник», т. 1,2. Под редакцией В. Г. Герасимова и др.М. Энергоиздат, 1986.
• 2. Таев И. С. «Электрические аппараты управления» .М. высшая школа, 1985.
• 3. Буйлов А. Я. «Основы электроаппаратостроенияя». М. — Л, ГЭИ, 1946.