Определение магнитной индукции и напряженности поля

3.4 Определение магнитной индукции и напряженности поля

Сечение ярма контактора

f_я = а·b,

где а – ширина ярма контактора, принимается из условия (принимаем а = 0,08 м);

b – толщина ярма контактора, b = (0,005 – 0,015) м; (принимаем b = 0,0075 м);

f_я = 0,08·0,0075 = 6·10^-4 м².

Сечение сердечника катушки контактора

f_с = π·d²_c / 4= 3,14·0,029² /4 = 6,6·10^-4 м².

Магнитная индукция в ярме

В_iя = Ф_i / f_я,

В_bя = 20,2·10^-5 / 6·10^-4 = 0,33 Тл, В_ся = 29,6·10^-5 / 6·10^-4 = 0,49 Тл, В_dя = 57,1·10^-5 / 6·10^-4 = 0,95 Тл, В_eя = 60,4·10^-5 / 6·10^-4 = 1,01 Тл.
Индукция в сердечнике катушки

В_iс = Ф_i / f_с,

В_bс = 20,2·10^-5 / 6,6·10^-4= 0,30 Тл

В_cс = 29,6·10^-5 / 6,6·10^-4= 0,45 Тл

В_dс = 57,1·10^-5 / 6,6·10^-4 = 0,86 Тл

В_eс = 60,4·10^-5 / 6,6·10^-4 = 0,92 Тл,

По справочнику [2] находим значения напряженности поля в ярме и сердечнике катушки для характерных точек:

H_bя = 150 А/м; H_ся = 300 А/м; H_dя = 870 А/м; H_ея = 980А/м;

H_bc = 140 А/м; H_сс = 265 А/м;H_dc = 740 А/м; H_ec = 830 А/м.

3.5 Расчет характеристик магнитной цепи Длина средней силовой линии равна

в ярме контактора х_я, м:

х_я = 2·l₁ + l_k + h_н+b = 2·0,065+0,1275+0,0075+0,006 = 0,271 м,

в сердечнике катушки контактора x_c, м:

x_c = l_k + h_н = 0,1275 + 0,006 = 0,1335 м.

Cуммарные намагничивающие силы ΣF_b и ΣF_d , А:

ΣF_b = F_b+H_bя·х_я+H_bc·x_c = 1929+150·0,271+140·0,1335=1990 А,

ΣF_d =F_d+H_dя·х_я+H_dc·x= 1300+870·0,271+740·0,1335=1635 А.

Для дальнейшего расчета катушки контактора принимаем наибольшую намагничивающую силу ΣF = 1990 А.

4 Расчет электромагнитной катушки

4.1 Определение размеров катушки и параметров обмотки

Принимаем рабочий ток катушки контактора I_П = 0,25 А.

Число витков W катушки контактора

W = ΣF / I_П = 1990 / 0,25 = 7960.

Диаметр провода катушки контактора d_пр, м, определяется по формуле

d_пр = 1,13,

где Δ, А/мм² – плотность тока в проводнике (для расчета принимаем: Δ = 4 А/мм²);

d_пр = 1,13= 0,2825 мм.

Согласно справочнику [2] принимаем диаметр провода катушки ближайший к стандартным значениям. В нашем случае d_пр = 0,29 мм, а с учетом изоляции d`_пр = 0,325 мм, S_пр=0,0661мм².

Расчетное значение сечения окна S₀, м², определяется по формуле

S₀ = ,

где f_k – коэффициентзаполнения, для катущек электрических

аппаратов f_k=0,4;

S₀ = 0,00165 м².

Длина намотки катушки l_н , м, определяется по формуле

l_н = l_k – 2·a_k,

где а_к – толщина каркаса, для катушек электрических аппаратов а_к = (0,001- 0,003) м.

Принимаем а_к = 0,00225 м;

l_н = 0,1275 – 2·0,00225 = 0,123 м,

h`_н = S_o / l_н = 0,00166 / 0,123 = 0,0135 м.

Принимаем рядную обмотку с наложением изоляции между слоями толщиной а_н = 0,0003 м:

n_c = W·d`_пр / l_н = 7960·0,325·10^-3 / 0,123 = 21 слой.

Общая высота намотки h_o, м, определяется по формуле

h_o = h`_н + n_с ·a_н= 0,0135 + 21·0,0003 = 0,0198 м.

Средняя длина витка катушки , м, определяется по формуле

,

где d_min = d_c + 2·a_k = 0,029 + 2·0,00225 = 0,0335 м,

d_max = d_c + 2·a_k + 2·h_o = 0,029 + 2·0,0198 + 2·0,00225 = 0,0736 м,

0,168 м.

Общая длина намотки L_o, м, определяется по формуле

L_o = l_cp·W = 0.168·7960 = 1337 м.

Сопротивление катушки R_k, Ом, определяется по формуле

R_k = ρ·L_o / S_пр,

где ρ – сопротивление меди при ожидаемой температуре нагрева катушки которая принята 40^о С. Величина удельного сопротивления выбирается по справочнику [2],

S_пр – площадь поперечного сечения проводника выбирается по справочнику [2].

R_k =1,99·10^-8·1337 / 0,0661·10^-6 = 402 Ом

При напряжении в катушке 110 В, ток I_пк, А, в катушке составит:

I_пк = U_п / R_k,

I_пк = U_п / R_k = 110 / 402 = 0,27 A.

4.2 Тепловой расчет обмотки

Предполагаемый нагрев катушки Θ, ^оС, выражается из следующей формулы

I² _пкR_k = _o(S_н +· S_в)Θ,

где _о – удельный коэффициент теплоотдачи, выбирается из справочника [2],

 – коэффициент, учитывающий расположение катушки; для катушки со стальным сердечником  = 2,4,

S_н – наружная поверхность катушки,

S_в – внутренняя поверхность катушки,

S_н = π·d_max·l_н = 3,14·0,0736·0,123 = 0,0284 м²,

S_в = π·d_min·l_н = 3,14·0,0335 ·0,123 = 0,0129 м²,

Θ = 45^О С.

Температура нагрева катушки контактора t, ^ОС, определяется по следующей формуле

t = Θ + t_нар = 45 + 20 = 65^О С

Принимаем провод с изоляцией класса А марки ПЭЛ диаметром 0,29мм.

Вывод

В данном курсовом проекте был разработан контактор, который, судя по характеристикам на рисунке 2.2 пригоден для рабочего использования. Недостатками данного контактора являются:

ненужные затраты электроэнергии для срабатывания;

удар в момент касания контактов за счет большой ускоряющей силы.

В результате расчета электромагнитной катушки мы определили, что необходимо выбрать класс нагревостойкости А и марку провода – ПЭЛ.

Литература

1. Ефремов И.С., Косарев Г.В. Теория и расчет электрического оборудования подвижного состава городского электрического транспорта. – М. 1976.

2. Пролыгин А.П., Рабинович А.А. Электрооборудование подвижного состава городского электрифицированного транспорта. – М.: Энергия, 1973.

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра “Электрический подвижной состав”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Электрическое оборудование городского электрического транспорта”

Принял Выполнил доцент ст. группы

Ергучев Л.А.

2004

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра “Электрический подвижной состав”

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА КПВ-604

Выполнил

студент группы

.

2004

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра “Электрический подвижной состав”

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине “Электрическое оборудование городского электрического транспорта”

Тема: «Расчет и проектирование электрического аппарата»

Подлежит разработке:

Разработка эскизного проекта конструкций контактора

Расчет и построение механических характеристик

Расчет основных параметров магнитной цепи

4. Расчет электромагнитной катушки

Исходные данные

1. Контактор-прототип КПВ-604

2. Ток коммутационной цепи I_к, А 190

3. Напряжение коммутационной цепи U_к, В 220

4. Напряжение цепи управления U_п, В 110