Расчёт электромагнита постоянного тока
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
где - объём обмотки, см3,
см3
.3 Расчёт теплового режима
Тепловой режим обмотки зависит от значительного числа конструктивных факторов и физических свойств материалов, использованных в обмотке ЭМ: способа намотки, толщины изоляции провода и его материала, наличия изоляционных прокладок , размеров заполненного воздухом (лаком) пространства обмотки и др. Расположение этих элементов в обмотке можно иллюстрировать эквивалентной картиной, приведенной на рис. 4.
Рис. 4. Эквивалентная схема расположения элементов рабочей изоляции в обмотке.
Приведенное значение коэффициента теплопроводности для изоляции всей катушки , Вт/град см2:
,
где - толщина изоляции провода;=0- толщина прокладки;- эквивалентная толщина участка обмотки, заполненного воздухом или лаком (компаундом), которая определяется способом намотки катушки и составляет величину см, примем ,
и из таблицы 7.1{1}.
Приведенное значение коэффициента теплопроводности для изоляции всей катушки:
Эквивалентный коэффициент теплопроводности для всей катушки определяется как
,
где -некоторый экспериментально определенный, корректирующий коэффициент, характеризующий технологию выполнения обмотки, определяемый по графику зависимости рис. 7.2.{1} и .
Рис.5. График зависимости корректирующего коэффициента .
Посчитаем эквивалентный коэффициент теплопроводности для всей катушки:
Далее необходимо произвести расчет температурного режима обмотки (катушки). Определяющим в работе материала катушки является максимальная температура нагрева ее элементов, так как от ее значения зависит срок службы всех изоляционных материалов и изменение физических свойств металла обмотки.
Определение максимальной температуры и температурного поля внутри катушки при реальных условиях ее нагрева в аналитической форме достаточно сложно и практически неприемлемо для инженерных расчетов. Поэтому используются приближенные методы с учетом привлечения ряда экспериментально полученных зависимостей. В этом случае среднее и максимальное превышение температуры внутренних частей обмотки определяют по отношению к температуре ее поверхности , предполагая в первом приближении равномерное распределение источников нагрева по сечению обмотки. Используя полученную для ЭМ постоянного тока эмперическую формулу, температуру перегрева наружной поверхности катушки относительно окружающей среды () можно определить как
,
где - мощность, потребляемая катушкой при сопротивлении проводов обмотки при температуре 00С;
- поверхность охлаждения через наружную поверхность и внутреннюю боковые поверхности;
- коэффициент, учитывающий рост теплопередачи с внутренней поверхности катушки.
Тогда температура поверхности катушки:
0С
0С
С достаточной степенью можно считать, что средняя температура тела катушки на ()0С будет превышать температуру боковой ее поверхности
0С.
Выбираем провод с эмалевой изоляцией класса А согласно приложения 2{1}, и делаем вывод, что класс изоляции А подходит.
Теперь можно найти сопротивление провода катушки при этой температуре, Ом:
,
где - температурный коэффициент металла (меди).
Потребляемый нагретой катушкой ток:
Общую МДС электромагнита (АВ) при температуре найти из
Результат определения следует сравнить с общим значением МДС катушки. Далее определим мощность, потребную для работы электромагнита в нагретом состоянии, Вт:
.4 Определение весовых показателей электромагнита
Вес стали магнитопровода, кг:
,
где кс/см3- удельный вес стали;
- объем стали магнитопровода, см3
Найдем вес стали магнитопровода, кг:
Вес обмоточного провода, кг:
,
где - расчетная масса 1м провода, кг/м; согласно справочным данным
кг/м
- длина обмоточного провода, м.
Общий вес электромагнита, кг:
Результаты расчёта электромагнита сводим в таблицу 5.
Таблица 5 Результаты расчёта веса электромагнита
ВидЕд. изм.ПримечанияРабочее напряжение, UВ110Потребляемый ток, IА0,117Потребляемая мощность, РВт12,863Критическая сила, FН4,5Количество витков,Wобщвитков20770МДС, IWАв2667Длина провода,м1512Диаметр провода,мм0,28Рабочая температура обмотки,0С65,44Сопротивление обмотки, R0Ом371,803Вес стали ЭМ, кг2,052Вес меди обмоточной, кг0,891Общий вес ЭМ, кг2,943
Заключение
При проектировании электромагнита электрического аппарата студенты получают практическое применение теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины Электрические и электронные аппараты путем решения конкретных задач, приобретают навыки в проектировании основных элементов электрических и электронных аппаратов.
Конструкция ЭМ в основном определяется требованием создания необходимой электромагнитной силы при определенных условиях нагрева и охлаждения катушки, т.е. зависит от размеров магнитопровода, наличия рабочих и нерабочих зазоров, размеров и обмоточных данных катушки.
Выполнили следующий объём расчётов:
) определили основные размеры проектируемого электромагнита, которые приведены в таблице 4;
) раз?/p>