Конструктивный расчет дросселя тороидального типа

Так как U раб >100 В, то U исп, рассчитываем по формуле:

 

U исп = 2· U пит + 1000 – (7,5·10²/ U пит) – (U пит / 5·10⁴) = 1350 В (2.26)

 

Исходя из этой величины определим вид и толщину изоляции. В качестве изоляции используем фторопласт - 4 толщиной 0,04 мм и пробивным напряжением U пр = 4000 В. Намотаем ее в 1 слой.

Рассчитаем толщину изоляции с наружной стороны магнитопровода

 

λ _н.о. = 1,5 δ _из· N = 1,5·0,04 мм · 1 = 0,06 мм, (2.27)

 

где δ _из – толщина изоляционного материала;

N – число слоев изоляции.

 

Толщина изоляции с внутренней стороны магнитопровода:

 

λ _в.о. = λ _н.о.· D н / D в = 0,06 мм·80 / 48 = 0,1 мм. (2.28)

 

4· W _р· q _из 4· 427 · 1,431 мм²

Б _р = π · К _у = 3,14· 0,52 = 1493 мм², (2.29)

 

q _из = π · d _р²/4 = 3,14· (1,35)² мм²/4 = 1,35 мм², (2.30)

 

где q _из – площадь поперечного сечения провода обмотки с изоляцией;

К _у – коэффициент укладки.

 

Определим наружный и внутренний диаметры дросселя с рабочей обмоткой

D _нр = √ Б _р + (D _н + 2 λ _н.о.)² = √ 1,493мм² + (80 мм +2·0,06 мм)² =

 

= 88,952 мм, (2.31)

D _вр = √(D _в – 2 λ _в.о.)² - Б _р = √ (48 мм - 2·0,1 мм)² - 1.493мм² =

 

= 28,135 мм. (2.32)

 

Для обмотки смещения получим следующие результаты

 

λ _н.у. = 1,5 δ _из· N = 1,5·0,04 мм · 1 = 0,06 мм, (2.33)

 

λ _в.у. = λ _н.у.· D ну / D ву = 0,06 мм·88,952 мм /28,135 мм = 0,19 мм. (2.34)

 

4· W _см · q _из 4· 6374 · 0, 085 мм²

Б _см = π · К _у = 3,14· 0,52 = 104,49 мм², (2.35)

 

q _из = π · d _см²/4 = 3,14· 0,1² мм² / 4 = 0,007 мм², (2.36)

D _нсм= √ Б _см + (D _ну + 2 λ _н.у.)² = √ 104,49 мм² + (88,952 мм +2·0,06 мм)² =

 

= 89,657 мм, (2.37)

D _всм = √(D _ву – 2 λ _в.у.)² – Б _см = √ (28,135 мм - 2·0,19мм)² - 104,49 мм² =

 

= 25,804 мм. (2.38)

 

Для обмотки управления получим следующие результаты

 

λ _н.у. = 1,5 δ _из· N = 1,5·0,04 мм · 1 = 0,06 мм, (2.39)

 

λ _в.у. = λ _н.у.· D ну / D ву = 0,06 мм·89,657 мм /25,804 мм = 0.208мм. (2.40)

 

4· W _у · q _из 4· 3416 · 0, 085 мм²

Б _у = π · К _у = 3,14· 0,52 = 55,902 мм², (2.41)

 

q _из = π · d _у²/4 = 3,14· 0,1² мм² / 4 = 0,007 мм², (2.42)

D _ну= √ Б _у + (D _ну + 2 λ _н.у.)² = √ 55,902 мм² + (89,657 мм +2·0,06 мм)² =

 

= 89,657 мм, (2.43)

D _ву = √(D _ву – 2 λ _в.у.)² – Б _у = √ (25,804 мм - 2·0.208мм)² - 55,902 мм² =

 

= 23.238 мм. (2.44)

 

Определим наружный и внутренний диаметры дросселя насыщения со всеми обмотками и изоляцией

 

D _нд = D _ну+ 2 λ _н.у. = 89,657 мм + 2·0,06 мм = 31,52 мм, (2.45)

 

D _вд = D _ву – 2 λ _в.у· D ну / D ву_.= 23.238 мм – 2· 0,192мм =

= 22,854мм. (2.46)

Т.к. D _вд > 10 мм, то все обмотки разместятся в обмоточном окне.

 

 

 

Расчет динамических параметров

 

Постоянная времени МУ определяется по формуле:

 

W _у² R н 1 1 (2616)² 11Ом 11

τ _у = W _р² R у 4· f пит · h 1 + К ос = (327)² 789Ом 4·400 Гц·0,93 1+0,85 =

 

= 0,00379 с, (2.47)

где

4· r 4· 0,017 Ом·мм²/м

R у = p · d _у²· ℓ _у = 3,14· 0,1² мм² · 364,358 м = 788,656 Ом, (2.48)

 

D н – D в 80 мм -48 мм

ℓ _у = 2· W у · 2 + h = 2·3416· 2 + 20мм = 364,358 м (2.49)

 

4· r 4· 0,017 Ом·мм²/м

R р = p · d _р²· ℓ _р = 3,14· 0,43² мм² · 5,17 м = 0,511 Ом, (2.50)

 

D н – D в 80 мм -48 мм

ℓ _р = 2· W р · 2 + h = 2·427· 2 +20 мм = 42,974 м, (2.51)

 

U пр 0,9 В

R д = I пр = 3,5 А = 0,257Ом (2.52)

 

R н 11 Ом

h = R н + R р + R д = 11Ом +0,51Ом +0,25Ом = 0,93. (2.53)

 

Полученное значение постоянной времени τ _у не превышает величину электромеханической постоянной двигателя Т эм.

 

Построение статической характеристики

 

По теории “идеального” и “линейного” магнитного усилителя строим нагрузочную прямую и эллипс соответственно: для этого определяем максимальную индукцию В m0 и максимальную напряженность H m0 (точки пересечения нагрузочной прямой и эллипса с осями координат):

 

U пит 200 В

В m0 = 4,44· f пит · W р· S r = 4,44·2·400 Гц · 427·320мм² = 0,3 Тл (2.54)

 

 

U пит · W р 200 В · 327 =4766 А/м

H m0 = (R н + R р + R д)· ℓ _ср = (11Ом +0,51Ом +0,25Ом)· 201мм (2.55)

 

Строю нагрузочный эллипс:

H m² В m²

H m0² + В m0² = 1 (2.56)

Литература

1. Розенблат М.А. Магнитные усилители, т.1. -М.: Советское радио, 1960.

2. Миловзоров В.П. Электромагнитная техника. –М. –Л.: Энергия, 1966.

3. Лукьянец С. В. Методические указания к курсовому проектированию по курсу электромашинные и электромагнитные устройства автоматики. Минск 1982.