Расчётно-графическая работа по курсу «Электрические аппараты»

Для расчета электромагнитной цепи изображаем ее схему замещения.
Рисунок 2 – Схема замещения.
Магнитная цепь симметрична, поэтому магнитные сопротивления стали и зазора на боковых участках соответственно равны: R2=R3, R4=R5, R6=R7, R9=R10.
Общий магнитный поток Ф, создаваемый катушкой в средней части разветвляются поровну в обе части ветви и равен в них Ф/2.
Подъемная сила электромагнита на один полюс сердечника пропорциональна его площади S и выражается следующей формулой Максвелла:

Общая сила тяги F равна сумме трех сил (на среднем участке сила равна F и вдвое меньше на крайних участках Fс/2). Т.к. боковые площади сечения железа вдвое меньше центрального сечения, а сила притяжения полюса:
Откуда вычисляем силу притяжения среднего полюса:
Вычисляем магнитную индукцию:
где μ0 - магнитная проницаемость вакуума и воздуха в зазоре;
S=2∙с∙с=2∙с² - площадь сечения железа в среднем зазоре.
Магнитная индукция в цепи выражается формулой В=Ф/S, т.е. это плотность магнитного потока. В боковой ветви поток вдвое меньше, но и площадь сечения вдвое меньше, а их отношение, т.е . магнитная индукция во всех точках магнитопровода и в зазоре остаётся одинаковой.
Вычисление намагничивающей силы катушки.
Согласно закону полного тока намагничивающая сила катушки равна сумме магнитных напряжений на всех участках замкнутого контура:
где НС – напряжённость магнитного поля в стали, которую определяем по кривой намагничивания стали для расчётного значения магнитной индукции;
- длина средней силовой линии в одном контуре стали;
- напряжённость магнитного поля в зазорах;
- суммарная длина зазоров.
Вычисление параметров катушки по заданным виткам.
- по намагничивающей силе определяем ток катушки
- вычисляем напряжение в катушке
где - средняя длина витка катушки;
- диаметр провода обмотки определяем через плотность тока j=2,5 А/мм² по формуле:
- вычисляем мощность катушки
- температуру перегрева катушки определяем по приближённой формуле
где
S – наружная поверхность обмотки и магнитопровода (охлаждаемой части):
Если окружающая температура tокр=20°С, то катушка будет нагреваться до температуры:
Пересчёт катушки на заданное напряжение сети Uс.
При изменении напряжения питания катушки контактора с расчётного значения Uк на заданное напряжение Uс следует в тех же габаритах намотать катушку другим проводом и с другим числом витков, сохранив при этом:
- число ампер-витков IкWк=IсWс, т.е