3.4.3 Расчет катушки электромагнита

Исходными данными для расчета являются номинальные напряжения , м. д.с. нагретой катушки и внутренний диаметр катушки .

По выбранной конструкции катушки и марке обмоточного провода определяем допустимое превышение температуры при температуре окружающей среды . Соотношение высоты обмоточного пространства катушки и его ширины обычно выбирается по конструктивному фактору (по кривым рисунок А1 приложение А). Если обозначить , то превышение температуры катушки, ,

  (15)

где - удельное сопротивление проводникового материала;

- коэффициент заполнения катушки по меди;

= 0,45…..0,55 – для обмоточных проводов с эмалевой изоляцией, = 0,25….0,35 – для проводов с изоляцией из пряжи и с комбинированной изоляцией;

К – коэффициент теплоотдачи катушки (таблица А5 приложение А).

Отсюда, ширина обмоточного пространства катушки, см,

,  (16)

где - коэффициент возможно снижения напряжения (=0,85……..0,95).

Далее определяем наружный диаметр катушки, см,

    (17)

    (18)

среднюю длину витка, см,

,  (19)

поверхность охлаждения, ,

  (20)

  (21)

Мощность нагретой катушки при допустимом превышении температуры, Вт

  (22)

а сопротивление нагретой катушки, Ом

    (23)

Сопротивление холодной катушки при определяется из следующих соображений. Как известно, , где - абсолютная допустимая температура катушки, . Отсюда:

  ,(Ом)  (24)

Число витков катушки:

,  (25)

причем в этой формуле R и необходимо брать при одинаковой температуре.

Диаметр жилы провода, см,

    (26)

По значению d выбираем размер провода (, определяем диаметр провода с изоляцией и проверяем возможность намотки катушки по обмоточному коэффициенту заполнения:

    (27)

где .

В зависимости от способа намотки значение следующие: дикая обмотка =0,6…0,75, рядовая обмотка =0,75…0,85, шахматная обмотка =0,85…0,95. При очень тщательной укладке витков достаточно большого диаметра (более 1 мм) при рядовой обмотке можно получить =0,9…0,95.

После уточнения сопротивлений и выбранного провода определим м. д.с. нагретой катушки:

    (28)

и по определенному значению уточним превышение температуры:

    (29)

Уточненное значение не должно превышать принятого допустимого более, чем на (3…6).