Расчет магнитного потока в окне U-образного электромагнита

Abstract

Для разработки схем управления электромагнитами постоянного тока (магнитные сепараторы, подъемные электромагниты, актуаторы) необходимо рассчитать индуктивности их обмоток. Нахождение индуктивности требует определения потокосцепления обмотки. В данной работе эта задача решается аналитически применительно к U-образному электромагниту с прямоугольным обмоточным окном, в котором расположены две катушки с токами. При этом ставится задача определить влияние зазора между катушками на значение векторного потенциала и соответственно потокосцепления (индуктивности) рассеяния. В результате для обмоточного окна U-образного электромагнита методом Роговского определено распределение векторного магнитного потенциала. Получено аналитическое выражение для потокосцепления рассеяния обмотки (две катушки) и ее индуктивности. Приведены кривые для определения удельной индуктивности рассеяния обмотки рассматриваемого электромагнита. Выделена составляющая индуктивности, обусловленная зазором между катушками, которая представлена алгебраическим выражением. Проведенные расчеты приведенных индуктивностей рассеяния в электромагнитных системах промышленных подвесных железоотделителей с U-образным магнитопроводом показали необходимость учета межкатушечного зазора.

Для розробки схем управління електромагнітами постійного струму (магнітні сепаратори, підйомні електромагніти, актуатори) необхідно розрахувати індуктивності їхніх обмоток. Знаходження індуктивності вимагає визначення потокозчеплення обмотки. У даній роботі ця задача вирішується аналітично стосовно до U-подібного електромагніту з прямокутним обмотувальним вікном, у якому розташовані дві котушки зі струмами. При цьому ставиться завдання визначити вплив зазору між котушками на значення векторного потенціалу і відповідно потокозчеплення (індуктивності) розсіювання. В результаті для обмотувального вікна U-подібного електромагніту методом Роговського визначено розподіл векторного магнітного потенціалу. Отримано аналітичний вираз для потокозчеплення розсіювання обмотки (дві котушки) та її індуктивності. Наведено криві для визначення питомої індуктивності розсіювання обмотки розглянутого електромагніту. Виділено складову індуктивності, що обумовлена зазором між котушками, яка представлена алгебраїчним виразом. Проведені розрахунки наведених індуктивностей розсіювання в електромагнітних системах промислових підвісних залізовідокремлювачів з U-подібним магнітопроводом показали необхідність урахування міжкотушечного зазору.

To develop control circuits for direct current electromagnets (magnetic separators, lifting electromagnets, actuators) it is necessary to calculate their windings inductances. Estimation of inductance requires determination of winding flux linkage. In the present paper the mentioned problem is solved analytically referring to U-shaped electromagnet with a rectangular window space where two energized coils are located. In this case the assigned problem is to determine the inter-coil gap influence on the value of vector potential and, correspondingly, the scattered-flux linkage (inductance). As a result, distribution of vector magnetic potential has been determined for U-shaped electromagnet window space by Rogovskii’s method. An analytical expression for winding scattered-flux linkage (two coils) and its inductance has been obtained. Curves determining winding scatter specific inductance are shown for the considered electromagnet. An inductance component conditioned by the gap between two coils has been singled out and presented by an algebraic expression. Calculations of the given scatter inductances in electric systems of industrial suspended guard magnets proved the necessity for taking inter-coil gap into consideration.