Розрахунок обмотки електромагніту змінного струму

Вихідними даними для розрахунку обмотки напруги є амплітуди МРС , магнітного потоку і напруга мережі U. Для електромагнітів змінного струму справедливо наступне рівняння рівноваги напруг:

, (20)

де та - діючі значення напруги та струму, В та А;

- частота струму мережі, Гц.

Оскільки струм і опір можуть бути розраховані тільки після визначення числа витків, то (20) не дозволяє знайти відразу всі параметри обмотки. Завдання вирішується методом послідовних наближень. У першому наближенні можна прийняти R = 0, так як активне падіння напруги значно менше реактивного. Тоді число витків обмотки

.

Оскільки при розрахунку W ми знехтували активної складової падіння напруги, то дійсне число витків повинно бути декілька менше. У практичних викладках зазвичай

, (21)

тоді

. (22)

Перетин дроту визначають за виразом (17), задавшись щільністю струму (18). Вибравши стандартний діаметр і спосіб укладання дроти, знаходимо коефіцієнт заповнення (10) і площа вікна обмотки з ( 19).

Після цього можна визначити середню довжину витка і активний опір обмотки. Товщину обмотки легко знайти за геометричними розмірами котушки (рис. 2):

. (23)

Середня довжина витка розраховується через внутрішній та зовнішній периметри обмотки:

, (24)

або

, (25)

. (26)

Рисунок 2 – Електромагніт змінного струму

Активний опір обмотки визначаємо за (4).Якщо, після підстановки отриманих даних у (20) ліва частина відрізняється від правої більш ніж на 10%, то необхідно варіювати число витків до отримання задовільного збігу.

Після розрахунку R проводиться перевірка обмотки на нагрівання. Розрахунок ведеться так само, як і для обмоток постійного струму. При цьому у співвідношеннях (11) замість зовнішнього діаметра обмотки слід підставляти еквівалентний зовнішній діаметр обмотки

. (27)

Особливістю є нагрів магнітопроводу за рахунок втрат від вихрових струмів і гістерезису. Відведення що виділяється в обмотці тепла через сердечник утруднений, і крапка з максимальною температурою лежить на внутрішньому радіусі обмотки. Для поліпшення охолодження прагнуть збільшувати поверхню торців котушки при зменшенні її довжини.

Потужність втрат в обмотці знаходять за виразом

. (28)

Бічна охолоджуюча поверхня

. (29)

Якщо обмотка напруги харчується від джерела з напругою U₂, відмінним від номінального U₁, і сила тяги повинна залишитися тією ж, то обмотувальні дані повинні бути відповідно змінені. Значення МРС і кут зсуву між струмом і напругою при цьому вважаються незмінними. Згідно [1] повинні бути дотримані співвідношення:

, (30)

, (31)

. (32)

Повна потужність обмотки при переході з однієї напруги на інше і дотриманні зазначених умов не змінюється, так як

. (33)

Для розрахунку обмотки струму заданими параметрами є діючі значення МДС F і струму ланцюга I. Розрахунок таких обмоток ведеться за аналогією з обмотками постійного струму з урахуванням (26) - (29).