4. Перевірний розрахунок електромагнітів

Існує досить багато різних методик перевірочного розрахунку електромагнітів. Методика, що рекомендується, полягає в розрахунку електромагніту послідовно по ділянках магнітного ланцюга, з урахуванням коефіцієнта розсіювання і з використанням кривих намагнічування сталі сердечника. Хоча пропонована методика з погляду розрахунків є досить довгою, але вона дозволяє провести докладний аналіз магнітного стану матеріалу електромагніту в різних місцях і дати висновок про магнітне використання матеріалу, а також правильності вибору розмірів магнітопроводу.

Розрахунок базується на рівняннях і формулах, що викладаються в лекційному курсі електричних апаратів, але різні конструктивні виконання електромагнітів вводять у розрахунок деякі особливості і доповнення до загальних закономірностей. В даних методичних вказівках розглядаються перевірні розрахунки основного конструктивного типу електромагніту: з поворотним якорем клапанного типу.

З метою більшої наочності виконується розрахунок електромагніту з конкретними розмірами. Зовсім очевидно, що методика розрахунку подібних електромагнітів, що мають інші геометричні розміри, залишається тією самою.

4.1. Розрахунок клапанного електромагніту постійного струму

Цей випадок розрахунку відноситься до розрахунку електромагнітів з постійним значенням ампер-витків. Розміри магнітної системи, що розраховується, показані на рис. 4.1.

Матеріал магнітопроводу — сталь листова прокатна, відпалена, марки Ст.2; м.р.с. котушки F_М.K=2000 А; величина початкового робочого повітряного зазору _П =2,0 10^-2 м.

4.1.1. Намічаємо шляхи проходження магнітних потоків в заданій системі.

Магнітна система, що розраховується, (рис. 4.2) є системою з розподіленою м.р.с котушки.

Вважаємо потік розсіювання зосередженим в середині зони розсіювання, висота якої визначається висотою котушки і створюваною повною м.р.с. котушки; при цьому величину провідності розсіювання беремо зведену. Потоки розсіювання, що замикаються поза контуром магнітної системи, не враховуємо.

Рис. 4.1. Ескіз клапанного електромагніту, що розраховується.

Рис. 4.2. Потоки і повітряні зазори електромагніту, що розраховується

Приймаємо позначення потоків: робочий потік, що проходить через робочий повітряний зазор Ф_в ; потік розсіювання Ф_Р ; повний потік Ф.

При визначенні потоку розсіювання Ф_Р приймаємо наступне допущення: вважаємо, що потік розсіювання є зосередженим у середині зони розсіювання і створюється повною м.р.с. котушки. Для того, щоб одержати дійсну величину потоку розсіювання, магнітна провідність розсіювання береться не повною, а зведеною. При цьому зведена магнітна провідність для магнітної системи з постійною м.р.с. котушки (F_М.К.=const) визначається з рівняння [3]

Відповідно до першого закону Кірхгофа

Ф=Ф_в+Ф_Р.

Приймаємо позначення повітряних зазорів магнітної системи: _В. - робочий повітряний зазор; _п - паразитний зазор;  — нещільність між сердечником і ярмом.

4.1.2. Робимо розбивку сталі магнітопроводу на ділянки.

Кожна ділянка (рис. 4.3) на всій своїй довжині повинна мати постійний переріз і обтікатися тим самим магнітним потоком.

Полюсний наконечник, незважаючи на більший переріз, в окрему ділянку не виділяємо і вважаємо умовно переріз полюсного наконечника однаковим з перерізом сердечника. Таке допущення не дасть великої погрішності в розрахунку, оскільки висота полюсного наконечника невелика.

Визначаємо переріз S_i і середню довжину магнітної силової лінії l_i кожної ділянки. Визначення середньої довжини l можна проводити як аналітично, так і графічно по осі симетрії потоку на даній ділянці.

Для заданої магнітної системи маємо п'ять ділянок. Результати розрахунків зводимо в табл. 4.1.

Рис. 4.3. Розбивка сталімагнітної системи електромагнітуна ділянки

Таблиця 4.1

Величина перерізу та довжини ділянок магнітної системи

№ ділянок	Найменування ділянок	Переріз Si10-4, м2	Довжина li 10-2, м
1	Верхня частина сердечника		l1=6,5
2	Якір	S2 = 17 = 7	l2= 6,6
3	Верхня частина ярма	S3 = 1,2 7 = 8, 4	l3=6,5
4	Нижня частина ярма	S4 = S3 = 8,4	l4=12,8
5	Нижня частина сердечника	S5 = S1 = 4,9	l5=6,6