Курсовая работа: Проектирование Ш-образного электромагнита для автоматического выключателя

Фδ2=n∙Фδ1 (3.5.2)

где Ф δ – поток в зазоре

 (Вб),

По формулам (3.5.1–3.5.2)

 (Вб)

Фδ2=0,954∙1,758∙10-4=1,677∙10-4 (Вб)

Среднее значение сил от соответствующих потоков:

 (3.5.3)

 (3.5.4)

По формулам (3.5.3) и (3.5.4):

 (H)

 (H)

Амплитудное значение переменной составляющей силы:

 (3.5.5)

По формуле (3.5.5):

 (H)

Минимальное значение силы:

Pmin=Pcp1+Pcp2-Pm (3.5.6)

По формуле (3.5.6):

Ртт = 38,4 + 69,93 – 58,8 = 49,53 (H).

Найденное значение электромагнитной силы больше расчетного значения противодействующей F'прк = 0,5∙56,8 =28,4 (Н)

Пульсация силы:

 (3.5.7)

По формуле (3.5.7):

3.6 Температура стали и К.З. витков

Потери в К.З. витке:

 (3.6.1)

По формуле (3.6.1):

 (Вт)

Температура перегрева К.З. витка:

 (3.6.2)

где Soхлв – поверхность охлаждения витка

(м2)

где kтв – коэффициент теплоотдачи витка, kтв= 3,5∙10-3 Вт/(см2 град)

По формуле (3.6.2)

Потери в стали:

Pc=pc∙Gс (3.6.3)

где рс – удельные потери, при Вm= 1,1 Тл, рс=4 Вт/кг

Gс – вес стали, Gс= γ∙Vст, где γ – плотность стали, γ =7800 кг/м3

Vст – объем стали

 (м3)

Gст=7800∙6,9∙10-5=0,54 (кг)

По формуле (3.6.3)

Pc=4∙0,54=2,16 (Вт)

Температура нагрева стали:

 (3.6.4)

где Sохлс – поверхность охлаждения стали:

(м2)

где kтс – коэффициент теплоотдачи стали, kтс=11,5 Вт/м2 град

По формуле (3.6.4)

3.7 Расчет тяговой характеристики

Для того чтобы электромагнит надежно работал, необходимо обеспечить превышение тяговой характеристики над противодействующей. Электромагнитную силу определим по энергетической формуле.

где I – действующее значение тока.

Для определения индуктивности и тока необходимо провести расчет магнитной цепи для нескольких положений якоря. При этом сопротивлением стали и К.З. витков можно пренебречь, но учесть рассеяние магнитного потока.

В схеме замещения (рис. 3.7.1) поток рассеяния приведен к полной МДС обмотки, поэтому приведение значение сопротивления рассеяния принято втрое больше, чем его значение, полученное по геометрическим размерам R's = 3Rs.

Рис. 3.7.1. Схема замещения магнитной цепи без учета стали и К.З. витков

Из схемы замещения эквивалентное магнитное сопротивление:

 (3.7.2)

где Rn магнитное сопротивление зазора отлипания.

Rn=1/Λn; (3.7.3)

где Λn магнитная проводимость зазора отлипания.

Rδ – магнитное сопротивление магнитного зазора.

Rδ=1/Λδ (3.7.4)

где Λδ магнитная проводимость рабочего зазора.

Rs магнитное сопротивление рассеяния.

где λs магнитная удельная проводимость.

Тогда индуктивность обмотки:

 (7.7.6)

Величина тока при соответствующем зазоре:

 (7.7.7)

Расчет ведется для номинального и минимального напряжений.

Производная индуктивности определяется через приращение индуктивности и зазора:

 (3.7.8)

Заключение

В данном курсовом проекте был рассмотрен наиболее широко распространенный элемент электрических аппаратов, обеспечивающий их надежное функционирование – Ш–образный электромагнит, а именно для автоматического выключателя.

Электромагнитные устройства входят в состав значительной части коммутационных аппаратов (особенно низкого напряжения), реле, устройств дистанционного управления, тормозных и подъемных устройств, автоматических выключателей и др. Поэтому вопросы расчета и проектирования, обеспечивающие надежность и экономичность их работы, являются актуальной задачей. Однако при кажущейся простоте конструкции полный учет всех факторов, влияющих на работу электромагнита в аналитической форме, приемлемой для инженерных расчетов, встречает затруднения в связи со сложностью электромагнитных и тепловых процессов в элементах аппарата.

Были приведены общие сведения об автоматических выключателях их классификация, как они распределяются

– по типам отключения тока,

– по типам исполнения,

– по типам привода.

Также рассмотрена принципиальная схема автоматического выключателя, конструкция автоматического выключателя, принцип его действия.

В третей части курсового проекта были изложены расчеты Ш–образного электромагнита, а именно:

– расчет сечения магнитопровода;

– расчет размеров К.З. витка;

– предварительный расчет размеров обмотки и магнитопровода;

– уточненный расчет обмотки при притянутом якоре;

– проверка отсутствия вибрации якоря;

– температура стали и К.З. витков.

Список литературы

1. Чунихин А.А. «Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели» Т. 1 – 3: Справочник. – М.: Информэлектро, 1996, 1997.

2. Таев И.С. «Электрические аппараты управления» – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.