5. Обмотки електромагнітів електричних апаратів

Метою розрахунків обмоток електромагнітів є визначення числа витків, довжини провідників, їх перерізу і опору, а також геометричних розмірів каркасу котушки. В цілому цей набір параметрів дозволяє розрахувати необхідну силу тяги в повітряному зазорі електромагніта.

Методи розрахунків обмоток напруги і обмоток струму відрізняються.

Також дещо відрізняються методи розрахунків обмоток електромагнітів постійного струму та змінного струму. Але при зазорах менше, ніж дві сотих перерізу зазору, ці відмінності несуттєві.

Метод розрахунку обмоток електромагнітів електричних апаратів

Для розрахунку обмоток електромагнітів за початкові дані слід брати:

– ескіз магнітного кола з параметрами котушки обмотки Q_к;

– сила тяги електромагніту F_З;

– переріз зазору S;

– величина зазору ;

– напруга живлячої мережі U.

У процесі розрахунку визначають:

– магніторушійну силу Іw ;

– довжину середнього витка обмотки l_ср;

– переріз провідника q;

– діаметр провідника з урахуванням ізоляційного шару d;

– число витків обмотки w;

– потужність обмотки, яка споживається P;

– струм в обмотці І;

– опір обмотки R.

Порядок розрахунку обмотки напруги

1. Залежно від числа зазорів електромагніта за формулами (4.3) або (4.4) визначають МРС:

– при одному зазорі: ; (5.1)

– при двох зазорах: . (5.2)

2. Довжину середнього витка для обмотки визначають за виразом:

– з круглим перерізом зазору , (5.3)

де d1 і d2 – зовнішній і внутрішній діаметри котушки обмотки (рис. 5.1);

– для обмотки з прямокутним перерізом зазору

, (5.4)

де А і Б – зовнішні; а і б – внутрішні розміри котушки.

3. МРС можна визначити ще таким чином:

,

оскільки , (5.5)

де l = l_срw – загальна довжина провідника обмотки; ρ – питомий опір провідника, [Ом мм²/м]. Для довідки: ρ міді 0,018 Ом мм²/м; ρ алюмінію 0,027 Ом мм²/м.

З виразу (5.5) переріз провідника обмотки визначають так:

. (5.6)

4. Діаметр провідника визначають за формулою:

. (5.7)

5.Число провідників обмотки визначають за перерізом вибраного каркасу обмотки Q_К з урахуванням рекомендованого коефіцієнта заповнення каркасу f_М за формулою:

. (5.8)

6. Потужність, яка споживається, визначають за формулою:

. (5.9)

7. Струм в обмотці:

. (5.10)

8. Опір обмотки:

. (5.11)

Порядок розрахунку обмотки струму

Необхідну МРС визначають відповідно до кількості зазорів магніту за формулами (4.3) або (4.4).

Струм спрацьовування магніту найчастіше береться таким, що дорівнює номінальному струму електричного кола I_Н, послідовно з яким з’єднується обмотка реле струму. Відповідно до цього можна записати:

, (5.12)

де w – кількість витків реле струму.

Переріз провідника підбирається за каталогом провідників згідно допустимої щільності струму j = 2...4 А/мм² при тривалому режимі роботи реле струму. При повторно-короткочасному режимі за щільністю струму

j = 5...10 А/мм²

. (5.13)

Переріз каркасу котушки обмотки

. (5.14)