10. Розрахунок котушки реле

В подальшому необхідно визначити обмотувальні параметри котуш­ки реле. Мета розрахунку - визначити діаметр d_др обмотувального дроту та його марку, кількість витків N, опір R та потужність Р, що витрачається на нагрівання котушки реле. Розрахована обмотка по­винна забезпечувати необхідну МРС при заданій напрузі живлення. Ви­бір марки дроту залежить, головним чином, від вимог, які висувають­ся до реле за напругою живлення та за термічною стійкістю. Для намотки котушок електромагнітних реле застосовують здебільшого мідний дріт круглого перетину з емалевою ізоляцією марок ПЭВ-І, ПЭВ-2, ПЭТВ. Зважаючи на те, що технологічно дуже складно виконати порядову намотку котушки з дроту невеликого діаметра, вона найчастіше робиться "внавал", довільно, при цьому витки не розташовуються в строгому порядку.

За характером роботи реле їх розподіляють на реле напруги та на реле струму. Обмотки перших підключають безпосередньо до джерела живлення з незмінною (у допустимих межах) напругою, а обмотка дру­гих - до джерела струму і в ланцюгу котушки підтримують постійний струм.

Вихідні дані для розрахунку реле напруги: номінальна МРС котуш­ки F_ном = (IW)_ном; номінальна напруга живлення U_ном; конструк­тивні розміри котушки реле - для котушок круглого перетину; D₀-діаметр основи, D_н- діаметр намотки, h_n- висота намотки, q-товщина каркаса котушки (мал.10).

Зауваження: якщо реле має не одну, а дві чи більше котушок, то спочатку треба вибрати схему їх з`єднань /якщо обрати паралельне з`єднання, то напруга на котушках буде однаковою та дорівнюватиме номінальній, у випадку послідовного з`єднання напругу слід зменшити вдвічі /, потім визначити номінальну напругу кожної котушки та її номінальну МРС. а тільки потім проводити розрахунок окремо для однієї котушки.

Обмотку реле напруги розраховують так.

Номінальна МРС котушки

, /32/

причому опір

, /33/

де l_сер- середня довжина одного витка в котушці, м; r₀- питомий опір дроту. Для міді r₀ = 0.0175 Ом-да²/м.

Підставляючи значення R з /33/ у /32/. визначаємо діаметр дроту, мм:

, /34/

Для котушок круглого перетину

, /34/

при цьому середній діаметр одного витка обмотки

/36/

Мал. 10. Ескіз котушки реле: q- товщина каркаса; d-діаметр основи; D₀ - діаметр полюсного наконечника /за варіан­том завдання/; h_n - товщина намотки котушки; l_n - довжина намотки котушки; l_k - висота котушки

Діаметр намотки D_н, як видно з мал. 10, не може бути більшим, ніж D_н.мах=2·1,1d для зображеної на мал. 10 конструкції реле, у противному випадку котушка не поміститься між осердям реле та скобою. При розрахунках бажано вибрати спочатку висоту намотки h_n такою, яка дорівнює половині діаметра полюсного наконечника h_н=0,5d. Якщо в подальшому виникає потреба його змінити залежно від результатів перевірочних розрахунків, тоді висоту намотки зменшують або збільшують в межах конструктивних можливостей.

Для котушок круглого перетину формулу /34/ можна зобразити в такому вигляді:

, /37/

Отримавши розрахунковий діаметр дроту за /34/ або за /37/, тре­ба діяти таким чином: за каталогом (див.додаток) вибирають марку та стандартний діаметр дроту (найближчий більший до розрахункового значення). За цим стандартним діаметром визначають стандартний діаметр дроту з ізоляцією d_др.із. Далі слід визначити кількість витків W на підставі визначення площі перетину вікна намотки (див. мал. 10):

Q=l_нh_н; /38/

з урахуванням коефіцієнта заповнення вікна намотки:

, /39/

Коефіцієнт заповнення - це відношення площі всіх витків обмот­ки до площі вікна намотки:

де Q_м - площа перетину всіх мідних дротів у обмотці.

Треба вибрати значення коефіцієнта більшим для упорядженої порядкової намотки та меншим для обмотки, виконаної "внавал".

Маючи визначену за /39/ кількість витків, можна за /33/ знайти опір обмотки R. Використовуючи табл. Д4.І і довідковий параметр r_м - опір дроту на один метр довжини, можна визначити опір обмотки:

R=r_мl_серW /40/

Номінальна електрична потужність обмотки /для однієї котушки/:

, /41/

а величина струму

, /42/

Змінюючи висоту намотки у межах конструктивних можливостей (мал.10), можна варіювати ці параметри.