Проектирование бесконтактного магнитного реле

сердечника.

Высота входной обмотки:

(48)

0.04413 м

Высоты обмоток обратной связи и смещения.

(49)

= 0.044297 м

= 0.04458 м

Полученные значения и являются истинными :

2.11.7 Определяем среднюю длину витка каждой обмотки.

Средняя длина витка для рабочей обмотки:

(50)

= 0.05966 м

Средняя длина витка для входной обмотки:

(51)

= 0.12392 м

Средние длины витков обмоток обратной связи и смещения:

(52)

= 0.12519 м

= 0.126091 м

2.11.8 Определяем поверхность охлаждения устройства:

(53)

2.11.9 Уточняем диаметр провода входной обмотки.

(54)

Сечение выбранного провода больше уточненного сечения

2.11.10 Выбираем намоточные станки.

Данные выбранных станков

Таблица 2

b, мм d, мм

Станок

21.8 12.2 0.32 CНТ-10

44.1 11.57 0.07 СНТ-8

44.2 11.3 0.07 СНТ-8

44.5 11.03 0.07 СНТ-8

2.12. Температурный расчет БМР

2.12.1. Определяем потери в стали.

(55)

где (56)

Вт

2.12.2. Определяем потери в меди.

Для этого находим сопротивления обмоток.

(57)

Суммарные потери в меди:

(58)

Iimax - максимальный ток в i-ой обмотке.

3.1

2.12.3. Запас по температуре перегрева:

зап = доп - пер (59)

где пер = ( Рм + Рс ) / ( kтS0 ) (60)

пер = (3.1+0.002 ) / (14.7*0.01) = 20.8

зап = 60 – 20.8 = 39.182

2.13. Уточнение параметров БМР

2.13.1. Уточняем :

(61)

2.13.2. Уточняем ЭДС питания:

(62)

174.617 В

2.13.3. Ток холостого хода:

(63)

А

2.14. Построение характеристики управления БМР

2.14.1. ДКР, записанная в координатах В=В( Н ) переводится в координаты Uн=Uн( Н ) c помощью выражения:

(64)

Полученные данные приведены в табл. 3.

Таблица 3

H, A/м B, Тл Uн, В

–3 1.230 23.46

–2.72 1 38.1

–2.5 0.883 52.02

–2.2 0.7 73.82

–2 0.57 89.29

–1.68 0.4 109.5

–1.5 0.337 117.0

–1.25 0.278 124.06

–1 0.24 128.58

–0.672 0.207 132.5

0 0.17 136.9

Строится характеристика обратной связи:

( 65 )

где

A/м

2.14.2. По полученным кривым и известной напряженности смещения строим зависимость Uн = Uн(Нвх), где Нвх определяется:

( 66 )

2.14.3. Осуществляется переход на оси абсцисс от переменной Hвх к переменной Iвх по формуле:

( 67 )

2.15. Определение параметров БМР.

2.15.1. Уточняем токи срабатывания и отпускания.

Ток срабатывания Iвх.ср=0.4 ( mА )

Ток отпускания Iвх.отп=0.2 ( mA )

2.15.2. Минимальное и номинальное напряжения на нагрузке:

UHN = 136.9 В; UHM = 14.28 В;

2.15.3. Коэффициент возврата:

( 68 )

Iвхn= | Iвх.ср – Iвх.отп | = 0.4-0.2 = 0.2 ( mA ) ( 69 )

Pвх.ср=I 2вх.срRвх=( 0.0004 )2  2500 = ( Вт)

Pвх.отп = I 2вх.отпRвх=( 0.0002 )2  2500 = ( Вт)

Pвх.п = I 2вх.пRвх=( 0.0002 )2  2500 = ( Вт)

PHN = UHN 2 /RH = 136.9 2 / 750 = 25 ( Вт )

2.15.4. Временные параметры реле БМР с НО:

( 73 )

где Kз = 1.5;

Bm = Bm/2 = 1.247 / 2 = 0.623 Тл;

Bs = Bmax/2 = 1.32 / 2 = 0.66 Тл;

 =Bm / Bs = 1.3/1.4 = 0.9;

;

= 0.152 c

( 74 )

2.16. РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ БМР

2.16.1. Рассчитываем резисторы цепи обратной связи.

( 75 )

= 7.5 Ом

Ом

Ом

Мощности этих резисторов:

Вт

Вт

Ограничительный резистор в цепи обратной связи: МЛТ-0.25 56 кОм

Подстроечный резистор в цепи обратной связи: СП3-1 47 кОм

2.16.2. Рассчитываем резисторы цепи смещения.

Ом

Ом

Мощности этих резисторов:

Вт

Вт

Ограничительный резистор в цепи смещения: МЛТ-0.125 3.9 кОм

Подстроечный резистор в цепи смещения: СП3-1 3.3 кОм

2.16.3. Выбираем выпрямитель в цепи смещения:

диодная сборка КЦ302Г.

Параметры: Iпр = 0.3 А, Uобр = 180 В, Uпр = 2 В, Iобр.max = 15 мкА

2.16.4. Выбираем конденсатор в цепи смещения:

К50-16. Напряжение – 50 В. Емкость – 100мкФ.

2.16.5. Расчет питающего трансформатора.

2.16.5.1. Расчет питающего трансформатора ограничен определением габаритов, задаваемых полной мощностью Pтр в ражим максимальной нагрузки. Т.к. расчет трансформатора ориентировочный, можно принять мощности всех вторичных обмоток активными: Pi = EiIi. Некоторое завышение полной мощности при этом позволяет не учитывать ток холостого хода трансформатора:

Pтр = EiIi = EpIp + EсмIсм ( 76 )

где Eсм = 1.11 IсмRсм = 1.110.004 6022 = 26.74 B

Pтр = 174.60.203+26.740.004 = 35.49 Вт

2.16.5.3. Выбираем магнитопровод: ОЛ Э310. Для него Вм = 1.36 Тл.

2.16.5.4. Сечение сердечника трансформатора определяется по полуэмпирической формуле:

( 77 )

 - отношение масс сердечника. Для обеспечения наименьшего веса берем  = 2 );

с = 0.6 – коэффициент, учитывающий форму сердечника;

 = 4.56 А/мм2 – допустимая плотность тока.

= 1.01 мм2

Выбираем стандартное сечение = 0.9 мм2

Геометрические параметры:

d = 32 мм - внутренний диаметр тора;

D = 50 мм - внешний диаметр тора;

b = 10 мм- высота тора;

s = 0.9 мм2 - поперечное сечение магнитопровода;

lc = 12.9 см - средняя длина магнитной линии;

lМ = 6.12 см - средняя длина всей обмотки.

2.16.4.5. Числа витков обмоток:

( 78 )

Ei - напряжение на рассчитываемой обмотке трансформатора;

U =16% – потери напряжения в обмотке, для первичной обмотки – “–”, для вторичной – “+”.

Ec= 220 В – стандартное напряжение сети.

= 931 витков

= 868 витков

= 130 витка

2.16.5.6. Расчет диаметров проводов обмоток

Задаем внутренний диаметр тора после помещения сердечника в каркас, намотки всех обмоток, внешней изоляции и пропитки.

d0 = (0.3  0.5)d = 0.50.032 = 0.016 ( м )

Площадь обмоточного окна по (36):

Внешний диаметр сердечника с обмотками по (37):

0.057

Рассчитываем площади сечений проводов для каждой из обмоток трансформатора:

Ic = Pтр / Uc = 35.6/220 = 0.162 A

2.10.7. Выбираем провода марки ПЭВ-2. Данные проводов для каждой обмотки приведены в табл. 1.

Данные выбранных проводов

Таблица 5

Обмотка

I, A

сетевая

0.162 0.035 0.04155 0.23 0.28

рабочая

0.203 0.045 0.43008 0.25 0.30

смещения

0.004

0.00196 0.05 0.07

2.16.5.6. Конструктивный расчет трансформатора.

Рассчитываем геометрические параметры каркаса.

Т.к. d = 32 мм > 20 мм то “толщина” каркаса: k = 110 -3 м

По формулам (39),(40),(41) определяем:

dk = 0.032 – 0.002 = 0.03 м

Dk = D + 2k = 0.05 + 0.002 = 0.052 м

bk = b + 2k = 0.008+ 0.002 = 0.012 м

Площадь окна, занимаемого каркасом, по ( 42 ):

Изоляция для катушки и между обмотками:

– пленка из фторопласта-4 (толщина 0.04 мм, пробивное напряжение – 4000 В)

Наружная изоляция:

– Стеклоткань ЛСК-7 (толщина 0.11 мм, пробивное напряжение – 1800 В)

Коэффициенты намотки по ( 43 ):

Для сетевой обмотки:

Для рабочей обмотки:

Для обмотки смещения:

По (44) определяем обмоточное пространство, занимаемое в катушке каждой обмоткой: