4.4. Растет магнитодвижущей силы электромагнита реле
Рабочая МДС электромагнита реле равна критической МДС, умноженной на коэффициент запаса.
Рассмотрим графический метод расчета для реле с поворотным якорем типа НМШ (см. рис. 4.3). Известны механическая характеристика реле, геометрические размеры магнитопровода l1, l2, l3, l4 и соответствующие им площади сечения S1, S2, S3, S4, высота антимагнитного штифта δ0, воздушный зазор δ при отпущенном якоре, марка стали и ее кривая намагничивания В (Н).
На первом этапе расчета построим семейство нагрузочных характеристик. Нагрузочной характеристикой называется зависимость силы притяжения электромагнита от МДС при постоянном воздушном зазоре: fэ = φ(Iw) при δ = const. Зафиксируем воздушный зазор δ0 (якорь притянут) и выбираем индукцию Вmax в сечении магнитопровода у основания сердечника. Значение Вmax выбирают произвольно на прямолинейном участке кривой намагничивания. Для этих условий определим силу fэ, т. е. найдем точку нагрузочной характеристики. Для этого рассчитаем МДС для проведения магнитного потока по магнитопроводу реле, которая состоит из пяти составляющих: МДС, необходимых для прохождения потока по вертикальной (Iw1) и горизонтальной (Iw2) частям ярма, сердечнику Iw3, якорю Iw4 и воздушному зазору Iwв:
Iw = Iw1 + Iw2 + Iw3 + Iw4 + Iwв (4.17)
Сначала найдем Iwв. Из выражений (4.2) и (4.11) имеем:
Фв = Ф0 - Фу = ВmaxS3 - 0,5Iwвgl3 = IwвGв;
Для определения Iw1 и Iw4 вычислим:
На кривой намагничивания по значениям В1 и В4 найдем значения Н1 и Н4 и Iw1 = H1l1, Iw4 = H4l4 .
Магнитодвижущие силы Iw2 и Iw3 следует вычислять с учетом изменения магнитного потока в сердечнике реле по закону Фх = Ф0 – сх2 (рис. 4.6). Допустим что Ф2х= Ф3х= Ф2 = Ф3 = Фв + Фс= const. Таким образом заменим кривую Ф0 – сх2 на прямую Фв + Фс, причем Фс = Фу - Фус, где Фус - среднее интегральное значение потока утечки. С учетом выражения (4.9) получим
Тогда
На кривой намагничивания по значениям B2 и B3 найдем значения H2 и H3 и Iw2 = H2l2, Iw3 = H3l3 . Затем по выражению (4.17) определим суммарную магнитодвижущую силу, а по формуле(4.16) вычислим силу fэ. Таким образом найдем одну точку нагрузочной характеристики fэ = φ(Iw). Другие точки определим повторным указанным расчетом для нескольких новых значений Вmax и построим нагрузочную характеристику для воздушного зазора δ0 (рис. 4.7, а ). Затем зададим другие значения δ1 , δ2 , … и построим семейство нагрузочных характеристик. При этом одну характеристику построим для воздушного зазора, соответствующего критической точке механической характеристики. В данном случае это зазор δ1, соответствующий критической точке а (рис. 4.7, б).
На втором этапе расчета построим согласованную тяговую характеристику. Для этого определим ординату ее точки (точка b) при зазоре δ1, умножая ординату точки а на коэффициент запаса (k3 = 2 4). Абсцисса соответствующей точки b΄, лежащей на нагрузочной характеристике, определяет рабочую МДС Iwр . Затем, используя ординаты точек с΄ и d΄, построим согласованную тяговую характеристику реле.