3.4. Приклад розрахунку

Розрахувати геометричні розміри електромагнітного реле клапанного типу з двома розмикаючими й одним замикаючим контактами, зображеного на рис. 3.2, що при зазорі  =510^-4 м розвиває силу тяги F_мах. =Р_мах k_зап . Режим роботи обмотки — тривалий, коефіцієнт розсіювання  приймається від 1,5 до 2,5, причому менші значення приймаються для магнітних систем з малим ходом якоря (приблизно до 5...8 мм), великі - для магнітних систем з великим ходом якоря.

Розв’язуваання.

Приймемо, що поле в робочому зазорі рівномірне.

Для зручності вибору форми електромагніту в проектному розрахунку вводиться поняття конструктивного фактора. Ця величина для магнітних систем з постійними ампер-витками визначається з виразу

, Н^1/2/см.

де F_П - початкове зусилля притягання електромагніту, Н;  - хід якоря електромагніту, см.

F_П =Р_мех k_з

Де Р_мех - початкове значення загальної механічної характеристики, k_з-коефіцієнт запасу для реле керування може бути рекомендована в межах: 1,5...2.

За значеннями конструктивного фактора по таблиці 3.1, вибираємо форму електромагніту. Потім із кривих (рис. 3.1) (додаток 2) визначаємо значення індукції в повітряному зазорі В_п і відношення висоти до ширини катушки t=l/h.

Задаємось індукцією в сталі В_с. Для магнітних систем реле В_с змінюється від 0,4 Тл до 0,7 Тл.

Визначаємо площу поперечного перерізу полюсного наконечника

де F_k=P_{мех,мах}к_з , P_{мех,мах} – максимальне значення загальної механічної характеристики, k_з-коефіцієнт запасу для реле, ₀=410^-7 Гн/м – магнітна проникність повітряного зазору

 - коефіцієнт розсіювання магнітної системи дорівнює

.

Переріз сердечника визначиться з рівняння

.

де ;.

Визначаємо діаметр сердечника електромагніту, чисельно рівного внутрішньому діаметру котушки D_k

та

діаметр полюсного наконечника електромагніту

Отримані значення діаметрів округлимо по ГОСТ 12126-86.

Магніторушійна сила котушки витрачається на робочий повітряний зазор F_в, на паразитні зазори F_П і втрати в сталі F_C.

Величина м.р.с., що губиться в паразитних зазорах і в сталі, складає зазвичай від 15 до 35% від повної м.р.с. котушки. Тоді магніторушійна сила котушки електромагніту визначиться з рівняння

. (3.9)

де k_П = 0,15...0,35, а оскільки в першому наближенні провідність робочого повітряного зазору

, (3.10)

то повна м.р.с. котушки визначиться з виразу

.

(3.11)

Визначаємо площу поперечного перерізу ярма:

Конструктивно задаємось одним з розмірів ярма, яке має прямокутну форму. Товщина ярма змінюється в межах від 4мм до 8 мм. Задаємось товщиною, а ширину розраховуємо .

Визначимо інші розміри магнітопроводу:

D₁ = d + 2h_к = (3,6 +1,2)10^-2= 4,810^-2 м;

S_KopS_C .

При цьому, вважаючи магнітне поле розсіювання плоско-паралельним, одержимо

В_КорВР;

м.

Виходячи з того, що середній переріз якоря дорівнює перерізу сердечника, тобто S_Я.cp = S_С = а_ЯD_cp=а_Я(d_С + h_к), де D_cp=(d_С + D₁)/2, визначають товщину якоря:

м.

У розглянутому електромагніті робочий зазор малий, потоки розсіювання незначні, тому товщину фланця а_Ф можна взяти рівною чи небагато більшою товщини якоря. Беремо а_Ф=0,810^-2 м (коефіцієнт розсіювання рівним  =1,04).

(Далі розрахунок катушки по прикладу 5.1.)