6.3 Сила тяги, статическая тяговая характеристика электромагнита, механическая характеристика контактора постоянного тока

Сила тяги

Сила тяги, развиваемая электромагнитом с одним зазором, если поле в рабочем зазоре δ равномерно и при известной магнитной индукции в зазоре B_δ, может быть рассчитана по формуле Максвелла

(66)

Преобразуем эту формулу

(67)

где F_δ – падение магнитного потенциала в рабочем зазоре,

– магнитное сопротивление и магнитная проводимость зазора.

В более общем случае, когда зазор изменяется получим

(68)

Статическая тяговая характеристика

Статическая тяговая характеристика – это зависимость силы тяги от величины рабочего зазора δ, которая, в соответствии с формулой Максвелла, для контактора имеет вид, показанный на рис. 38. На этом же рисунке, пунктиром, показана действительная тяговая характеристика контактора с учётом магнитного сопротивления стального сердечника.

Механическая характеристика контактора при включении

В интервале изменения зазоров δ₁ – δ₂ действуют силы трения, веса якоря и сила возвратной пружины (рис. 39). В интервале

0 – δ₂ добавляется сила контактной пружины.

Статическая тяговая характеристика должна лежать выше механической с некоторым запасом.

За расчётные значения сил принимаются N₁, N₂.

6.4 Пример расчёта электромагнита постоянного тока клапанного типа

Определение требуемой МДС

Определить значение МДС F электромагнита постоянного тока клапанного типа при заданных тяговой силе N = 10 Н и воздушном зазоре δ = 12 мм.

Размеры электромагнита указаны на рисунке 40, параметры кривой намагничивания стали в таблице 3.

Таблица 3

B, Тл	0,2	0,42	0,6	0,7	0,8	0,86	0,98	1,07	1,13	1,19	1,22	1,26	1,28
H, А/м	50	100	150	200	250	300	400	500	600	700	800	900	1000

Решение

1 Определяется удельная магнитная проводимость рассеяния [4] стр. 222

,

где: k_a = (0,85…0,92) при ,

2 Определяется магнитная проводимость воздушного зазора

где – площадь шляпки сердечника.

3 Определяется площадь сечения сердечника

4 Определяется длина сердечника

5 Определяется среднее значение коэффициента рассеяния на основании формулы

при l_К = l_С будет

6 Определяется из формулы Максвелла индукция в рабочем зазоре

7 Магнитный поток в рабочем зазоре

8 Магнитный поток в стали

9 Определяется индукция в стали

10 На основании таблицы 3 строится кривая намагничивания, по которой определяется напряжённость магнитного поля H_C = 300 А/м.

11 Определяется МДС

Расчет параметров катушки

1 Площадь окна сердечника с учётом коэффициента заполнения k_З = 0,7

где w – число витков, d – диаметр провода.

2 Сопротивление катушки

где l_СР = 226 мм – средняя длина витка катушки, ρ₀ = 1,62·10^-8 Ом·м – удельное сопротивление меди, – сечение провода.

3 Принимается расчётное значение МДС [4] (стр. 133)

F_Р = 1,8F = 1,8·1440 = 2592 А.

4 МДС равна

откуда находится

В результате получим

Расчет тяговой характеристики

Расчёт с использованием данных предыдущего задания.

Задаваясь рядом значений δ_i (4 – 5 значений) расчёт производится в следующей последовательности: (результаты расчётов сводятся в таблицу)

1 Определяется магнитная проводимость воздушного зазора

2 Определяется среднее значение коэффициента рассеяния

где g_σ0 – определена в предыдущем задании.

3 Магнитный поток в рабочем зазоре

где: Ф_С – определён в предыдущем задании.

4 Определяется тяговая сила