Проектирование Ш-образного электромагнита для автоматического выключателя (стр. 5 из 5)

Ф_δ2=n∙Ф_δ1 (3.5.2)

где Ф _δ – поток в зазоре

(Вб),

По формулам (3.5.1–3.5.2)

(Вб)

Ф_δ2=0,954∙1,758∙10^-4=1,677∙10^-4 (Вб)

Среднее значение сил от соответствующих потоков:

(3.5.3)

(3.5.4)

По формулам (3.5.3) и (3.5.4):

(H)

(H)

Амплитудное значение переменной составляющей силы:

(3.5.5)

По формуле (3.5.5):

(H)

Минимальное значение силы:

P_min=P_cp1+P_cp2-P_m(3.5.6)

По формуле (3.5.6):

Р_тт= 38,4 + 69,93 – 58,8 = 49,53 (H).

Найденное значение электромагнитной силы больше расчетного значения противодействующей F'_прк = 0,5∙56,8 =28,4 (Н)

Пульсация силы:

(3.5.7)

По формуле (3.5.7):

3.6 Температура стали и К.З. витков

Потери в К.З. витке:

(3.6.1)

По формуле (3.6.1):

(Вт)

Температура перегрева К.З. витка:

(3.6.2)

где S_oхлв – поверхность охлаждения витка

(м²)

где k_тв – коэффициент теплоотдачи витка, k_тв= 3,5∙10^-3 Вт/(см² град)

По формуле (3.6.2)

Потери в стали:

P_c=p_c∙G_с (3.6.3)

где р_с – удельные потери,при В_m= 1,1 Тл, р_с=4 Вт/кг

G_с – вес стали, G_с= γ∙V_ст, где γ – плотность стали, γ =7800 кг/м³

V_ст – объем стали

(м³)

G_ст=7800∙6,9∙10^-5=0,54 (кг)

По формуле (3.6.3)

P_c=4∙0,54=2,16 (Вт)

Температура нагрева стали:

(3.6.4)

гдеS_охлс – поверхность охлаждения стали:

(м²)

где k_тс – коэффициент теплоотдачи стали, k_тс=11,5 Вт/м² град

По формуле (3.6.4)

3.7 Расчет тяговой характеристики

Для того чтобы электромагнит надежно работал, необходимо обеспечить превышение тяговой характеристики над противодействующей. Электромагнитную силу определим по энергетической формуле.

где I– действующее значение тока.

Для определения индуктивности и тока необходимо провести расчет магнитной цепи для нескольких положений якоря. При этом сопротивлением стали и К.З. витков можно пренебречь, но учесть рассеяние магнитного потока.

В схеме замещения (рис. 3.7.1) поток рассеяния приведен к полной МДС обмотки, поэтому приведение значение сопротивления рассеяния принято втрое больше, чем его значение, полученное по геометрическим размерам R'_s=3R_s.

Рис. 3.7.1. Схема замещения магнитной цепи без учета стали и К.З. витков

Из схемы замещения эквивалентное магнитное сопротивление:

(3.7.2)

где R_n магнитное сопротивление зазора отлипания.

R_n=1/Λ_n; (3.7.3)

где Λ_n магнитная проводимость зазора отлипания.

R_δ– магнитное сопротивление магнитного зазора.

R_δ=1/Λ_δ(3.7.4)

где Λ_δ магнитная проводимость рабочего зазора.

R_sмагнитное сопротивление рассеяния.

где λ_s магнитная удельная проводимость.

Тогда индуктивность обмотки:

(7.7.6)

Величина тока при соответствующем зазоре:

(7.7.7)

Расчет ведется для номинального и минимального напряжений.

Производная индуктивности определяется через приращение индуктивности и зазора:

(3.7.8)

q	0,006	0,0055	0,005	0,0045	0,004	0,0035	0,003	0,0025	0,002	0,0015
L	0,59164	0,6111	0,63415	0,66151	0,69462	0,73571	0,78838	0,85881	0,95992	1,11451
Λn∙10-6	3,71161	3,71281	3,71412	3,71553	3,71707	3,71876	3,72061	3,72265	3,72491	3,72747
Λδ∙10-7	1,54061	1,60921	1,68991	1,78667	1,90511	2,05376	2,24756	2,51207	2,90032	3,53322
Imin	0,95151	0,92427	0,89292	0,86022	0,82255	0,77998	0,73126	0,67462	0,60743	0,52561
Iном	1,11942	1,08738	1,05165	1,01203	0,96771	0,91762	0,86031	0,79367	0,71462	0,61835
Pmin	16,5789	18,1341	19,9641	22,1436	24,7824	28,0439	32,1729	37,5552	44,8297	56,1143
Pном	22,9466	25,0991	27,632	30,6485	34,3009	38,8151	44,5299	51,9795	62,0481	76,2828

Заключение

В данном курсовом проекте был рассмотрен наиболее широко распространенный элемент электрических аппаратов, обеспечивающий их надежное функционирование – Ш–образный электромагнит, а именно для автоматического выключателя.

Электромагнитные устройства входят в состав значительной части коммутационных аппаратов (особенно низкого напряжения), реле, устройств дистанционного управления, тормозных и подъемных устройств, автоматических выключателей и др. Поэтому вопросы расчета и проектирования, обеспечивающие надежность и экономичность их работы, являются актуальной задачей. Однако при кажущейся простоте конструкции полный учет всех факторов, влияющих на работу электромагнита в аналитической форме, приемлемой для инженерных расчетов, встречает затруднения в связи со сложностью электромагнитных и тепловых процессов в элементах аппарата.

Были приведены общие сведения об автоматических выключателях их классификация, как они распределяются

– по типам отключения тока,

– по типам исполнения,

– по типам привода.

Также рассмотрена принципиальная схема автоматического выключателя, конструкция автоматического выключателя, принцип его действия.

В третей части курсового проекта были изложены расчеты Ш–образного электромагнита, а именно:

– расчет сечения магнитопровода;

– расчет размеров К.З. витка;

– предварительный расчет размеров обмотки и магнитопровода;

– уточненный расчет обмотки при притянутом якоре;

– проверка отсутствия вибрации якоря;

– температура стали и К.З. витков.

Список литературы

1. Чунихин А.А. «Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели» Т. 1 – 3: Справочник. – М.: Информэлектро, 1996, 1997.

2. Таев И.С. «Электрические аппараты управления» – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.