Проектирование электромагнитного экрана

 

Чтобы не было вибрации якоря, минимальное значение пульсирующей электромагнитной силы притяжения якоря должно быть всегда больше суммы противодействующих сил, отрывающих якорь в его притянутом состоянии. Это достигается установкой экрана, разделяющего площадь торца стержня магнитопровода на экранированную и неэкранированную части так, чтобы получить необходимые величины потоков Фэ и Фн, магнитной индукции Вэ и Вн, минимальные потери в экране.

У электромагнитов с тремя стержнями наибольшее распространение имеет расположение экранов на крайних стержнях. В этом случае имеется два больших преимущества. Во-первых, не происходит нагрев катушки, вовторых, на центральном стержне легко сделать зазор отлипания.

Производим расчет экрана по отношению допустимой минимальной электромагнитной силы к среднему значению силы при отсутствии экрана (метод А.В. Шорыгина – Г.В. Могилевского). Расчет ведем для одного экранирующего витка. Магнитный поток в рабочем зазоре с учетом конструкции магнитопровода [2, с. 343]:

где  =1,05 – коэффициент выпучивания [2, с. 344],

– коэффициент, учитывающий конструкцию магнитопровода, для Ш-образного магнитопровода, в котором поток проходит по боковым зазорам .

Определяем минимально допустимую силу притяжения на один зазор по [5, с. 132, формула 2-91]:

Предварительно принимаем размеры короткозамкнутого витка равными ширина 1,5 мм, высота 2,6 мм. Высоту паза принимаем больше высоты витка, так как в процессе работы при нагреве витка происходит увеличение его объема. Принимаем высоту паза согласно прототипу 3 мм.

 

Рисунок 10 – Эскиз электромагнитного экрана

Суммарная площадь в зазоре без учета площади экрана равна:

Отношение неэкранированной и экранированной частей торца полюса выбираем из рекомендуемых пределов 0,5-0,6 мм, принимаем 0,54. Тогда:

Рассчитываем площади частей сечения керна:

- неэкранированной

- экранированной

Длина короткозамкнутого витка по средней линии:

где Пн – наружный периметр витка;

Пвн – внутренний периметр короткозамкнутого витка.

Принимаем материал короткозамкнутого витка – медь.

Токи, протекающие в витке, нагревают его до (100-150)⁰С.

Определяем удельное сопротивление при температуре Т =120 ⁰ С:

где  – удельное сопротивление КЗ витка данной марки при 20⁰С, [2,с. 382, табл. 15-3];

 – температурный коэффициент сопротивления [2, с. 383], в расчетах для меди принимают 0,0043.

Отношение допустимой минимальной электромагнитной силы к среднему значению этой силы [2, с. 347]:

Активное электрическое сопротивление экрана:

Индуктивное магнитное сопротивление экранированной части:

Фазный угол сопротивления экрана [2, с. 348, формула 13-7]:

Для упрощения расчетов примем 1,18. (184)

Определяем поток проходящий через экранированную площадь полюса [2, с. 348, формула 13-8]:

Тогда поток проходящий через неэкранированную часть равен:

По эмпирическим формулам [2, с. 348, формулы 13-10 – 13-12] определяем электромагнитную силу в экранированной и неэкранированной частях полюса, амплитудное, среднее и минимальное значение силы.

Максимальная сила в полюсе с экраном:

Среднее значение силы в полюсе:

Минимальная сила равна:

Минимальное значение пульсирующей электромагнитной силы притяжения якоря меньше суммы противодействующих сил, отрывающих якорь в его притянутом состоянии. Это означает, что нет вибрации якоря. Электромагнитный экран рассчитан верно.

 

 

Заключение.

 

Токоведущий контур выбран из условия допустимого нагрева шин и не размыкающих контактных соединений при длительно протекающем номинальном токе, что обеспечивает длительный срок службы магнитного пускателя без замены элементов токоведущего контура.

Расчет контактов показывает, что температура размыкания контактных соединений не достигает температуры рекристаллизации, что обеспечивает его надежную работу. Материал контактов – металлокерамический сплав, что обеспечивает высокую износостойкость контактов.