Электрические аппараты
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
параллельные (шунтовые) и последовательные (сериесные) обмотки. В первом случае напряжение, приложенное к обмотке, постоянно по своему действующему значению.
Во втором сопротивление обмотки электромагнита во много раз меньше сопротивления остальной части цепи.
а) Расчет обмотки электромагнита постоянного тока. Эскиз обмотки представлен на рис.. Заданы напряжение U и н. с. Iw. Требуется рассчитать и спроектировать катушку. Сечение провода q находим, исходя из потребной н. с.
Рис.3.4Электромагнит с обмоткой.
(3.39)
или
где р удельное сопротивление; /ср средняя длина витка; R сопротивление обмотки
Из уравнения следует, что при неизменной средней длине витка и заданном р н. с. определяется произведением Uq. Если при неизменном напряжении и средней длине витка требуется увеличить н. с, то необходимо взять провод большего сечения. При этом обмотка будет иметь меньшее число витков.
После определения сечения провода с помощью таблиц сортаментов находится ближайший стандартный диаметр провода.
Если выполнить обмотку проводом данного диаметра, то н. с. обмотки не будет зависеть от способа укладки провода. При дикой (нерядовой) обмотке число витков при том же окне уменьшится по сравнению с рядовой, величина тока пропорционально увеличится, а н. с. катушки останется без изменения.
Мощность, потребляемая катушкой, при дикой обмотке увеличится, поскольку уменьшится коэффициент
При изменении питающего напряжения и сохранении размера окна обмотки должно иметь место равенство так каки остаются неизменны. При этом н. с. обмотки останется без изменения. Поскольку при переходе с одного напряжения на другое изменяется диаметр провода (а следовательно, и толщина изоляции), коэффициент заполнения обмотки также меняется. Можно получить:
Еслито при переходе с напряжения и{ на
/2 диаметр провода уменьшится. При меньшем диаметре провода из-за возросшей относительной толщины изоляции коэффициент заполнения уменьшится. Следовательно, при переходе на более высокое напряжение мощность, потребляемая катушкой, увеличивается.
Для ориентировочной оценки нагрева катушки можно пользоваться следующими рекомендациями. Опытным путем установлено, что в катушке на изоляционном каркасе, выполненной проводом ПЭЛ, максимальная температура не превысит 105С, если на каждый ватт выделяемой мощности будет приходиться определенная боковая поверхность (ао=5б„,,/Я удельная охлаждающая боковая поверхность). Величина этой поверхности зависит от геометрии катушки:
(3.40)
гдедлина катушки;внешний диаметр.
Если после расчета окажется, чтото это значит, что температура обмотки будет выше допустимой.
Можно получить:
(3.41)
Если при требуемой н. с. мощность Р получается больше, чемто либо необходимо уменьшить н. с. обмотки, либо увеличить площадь обмоточного окна QK.
После приближенной оценки теплового режима катушки необходимо определить максимальную температуру внутри ее.
Для последовательной обмотки исходными величинами для расчета являются н. с. {Iw) и ток цепи /„. Число витков обмотки находится из выражения
(3.42)
Сечение провода можно выбрать исходя из рекомендуемой плотности тока, равной 24 а/мм2 для продолжительного режима работы, 512 а/мм2 для повторно-кратковременного режима работы, 1330 а/мм2 для кратковременного режима работы. Эти величины можно увеличить примерно в 2 раза при сроке службы до 500 ч.
Окно, занимаемое рядовой обмоткой, определяется числом витков и диаметром провода по изоляции.
б) Расчет обмотки электромагнитов переменного тока. Исходными данными для расчета параллельной катушки являются амплитуда н. с, амплитуда потока и напряжение. Напряжение сети уравновешивается активным и реактивным падением напряжения
(3.43)
Поскольку величины тока и сопротивления могут быть рассчитаны только после определения числа витков, то представленное выражение не позволяет сразу найти все параметры катушки. Задача решается методом последовательных приближений.
Так как активное падение напряжения значительно меньше неактивного, то в начале расчета можно положитьТогда число витков обмотки равно:
Так как при расчете w мы пренебрегаем активным падением напряжения, действительное число витков должно быть несколько меньше. Обычно берут
(3.44)
Сечение провода обмотки определяют, задавшись плотностью тока. Выбрав стандартный диаметр и способ укладки, находим коэффициент заполнения /м и площадь окна катушки и:
(3.45)
После этого определяем среднюю длину витка и активное сопротивление обмотки
(3.46)
Теперь производим проверку выбранных параметров: если напряжение сети в квадрате U2 отличается от суммы (IR)2 и (4,44шфт)2 более чем на 10%, то необходимо варьировать число витков до тех пор, пока не получим удовлетворительного совпадения.
После расчета активного сопротивления производится проверка катушки на нагрев. Расчет ведется так же, как и для катушек постоянного тока. Ха