Удосконалення електромагнітів постійного струму з поперечним рухом якоря для контакторів змінного струму поворотного типу

Розроблені нові технічні рішення приводних електромагнітів постійного струму з поперечним рухом якоря: електромагніти з феромагнітними шунтами у робочих зазорах; електромагніт з магнітним залипанням; системи управління змінним струмом електромагнітами з магнітним залипанням.

Розроблено рекомендації щодо вибору раціональних параметрів магнітних систем та обмоткових даних запропонованих електромагнітів із поперечним рухом якоря.

Внаслідок вибору раціональних параметрів суттєво покращені вищезгадані техніко-економічні показники удосконалених електромагнітів.

Ключові слова: контактор, електромагніт, шунт, постійний магніт, обмотка, система керування, тяговий момент.

АННОТАЦИЯ

Чепелюк А.А. Усовершенствование электромагнитов постоянного тока с поперечным движением якоря для контакторов переменного тока поворотного типа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.09.01 - Электрические машины и аппараты. Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена усовершенствованию приводных электромагнитов постоянного тока с поперечным движением якоря и выбору их рациональных параметров для контакторов переменного тока, в частности, контакторов серии КМ26 с целью повышения их технико-экономических показателей, а именно: снижения энергопотребления и расхода активных материалов (обмоточного провода и постоянного магнита - в электромагните с магнитным залипанием), что приводит к уменьшению массы, габаритов и стоимости электромагнита в контакторе в целом.

Для достижения указанной цели в работе разработаны новые технические решения приводных электромагнитов постоянного тока, а именно: конструкции электромагнита с поперечным движением якоря с ферромагнитными шунтами в рабочих зазорах; конструкция электромагнита с поперечным движением якоря с магнитным залипанием; системы управления двух- и однообмоточного электромагнитов с магнитным залипанием с выпрямлением питающего напряжения. Применение электромагнита с шунтами в рабочих зазорах целесообразно в контакторах работающих в повторно-кратковременном режиме с большой частотой коммутаций. Применение электромагнита с магнитным залипанием обеспечивает отсутствие потребления электроэнергии в режиме удержания и целесообразно в контакторах продолжительного и прерывисто-продолжительного режимов работы.

Для расчета статических тяговых моментов, развиваемых в предложенных электромагнитах, разработана методика, в основе которой лежит двухмерная модель расчета магнитных систем методом конечных элементов.

Получены расчетные зависимости статического тягового момента от размеров ферромагнитных шунтов в начальном положении якоря электромагнита, на основании которых разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров магнитной системы (размеров ферромагнитных шунтов и магнитодвижущей силы).

Получена расчетная зависимость статического тягового момента от ширины постоянного магнита и толщины немагнитной прокладки при притянутом якоре электромагнита с магнитным залипанием, на основании которой разработаны рекомендации по уменьшению объема постоянного магнита. Разработаны рекомендации по выбору рациональных магнитодвижущих сил включения и отключения магнитной системы.

Разработаны методики расчета нагрева, обмоточных данных и магнитодвижущих сил в предложенных электромагнитах. По результатам расчетов разработаны рекомендации по выбору рациональных обмоточных данных, с целью снижения расхода обмоточного провода и потребляемой мощности в предложенных электромагнитах.

За счет выбора рациональных параметров электромагнита с ферромагнитными шунтами удалось уменьшить потребляемую мощность (на 61% или до 19,8 Вт) и расход обмоточного провода (на 36% или на 0,22 кг), снизить температуру нагрева катушки на 30^оС (до 103,4^оС), а также повысить ремонтопригодность катушки электромагнита (за счет выполнения ее на полиамидном каркасе).

За счет выбора рациональных параметров электромагнита с магнитным залипанием удалось уменьшить объем постоянного магнита в 1,8 раза (до 2,7 см³) и расход обмоточного провода (в зависимости от системы управления: почти в 3 раза в двухобмоточном электромагните с управлением постоянным током (до 0,203 кг) и более (до 0,106 и 0,060 кг) - при использовании схем управления двухобмоточного и однообмоточного электромагнитов с выпрямлением питающего напряжения).

Достоверность полученных в работе результатов подтверждена экспериментальными исследованиями макетных образцов контакторов.

Ключевые слова: контактор, электромагнит, шунт, постоянный магнит, обмотка, система управления, тяговый момент.

ANNOTATION

Chepelyuk О.О. Modernization of DC magnets with a transverse-motion armature for rotary AC contactors. - Manuscript.

The Thesis is for the scientific degree of Technical Science Candidate specializing in the Electric Machines and Apparatus (05.09.01). - National Technical University “Kharkov Polytechnic Institute”, Kharkiv, 2005.

The dissertation is devoted to modernization of drive DC magnets with a transverse-motion armature and selection of their rational parameters for AC contactors, specifically, for KM26-series contactors, so as to reduce consumption of power and active materials (coils wire and permanent magnet - in electromagnets with a permanent magnet), which results in decreasing the magnet weight and size.

New engineering solutions of drive DC magnets with a transverse-motion armature are obtained, namely, electromagnets with ferromagnetic shunts in operating clearance, electromagnets with magnetic freezing, AC control systems for magnetic-freezing electromagnets.

Recommendations on selection of rational magnetic system parameters and winding data for the modernized electromagnets a transverse-motion armature are worked out.

The rational parameters selection has significantly improved the mentioned technical and economic indices of the modernized electromagnets.

Key words: contactor, electromagnet, shunt, permanent magnet, winding, control system, traction moment.

за випуск

Підписано до друку 30.01.2006 р. Формат видання 145х215.

Формат паперу 60х90/16. Папір офсетний. Друк - ризографія.

Ум. друк. арк. 0,9. Наклад 100 прим. Замовлення № 569237.

Надруковано СПД ФО Ізрайлев Є.М.

Свідоцтво №04058841Ф0050331 від 21.03.2001 р.

61024, м. Харків, вул. Гуданова, 4/10.

Размещено на Allbest.ru