Магнитная восприимчивость ферромагнитных порошков используемых в магнитных семяочистительных машинах

Марка порошка	Наполнитель	Магнитная восприимчивость, кг-1	Плотность, 103 кг/м3
ВХК-80	Фосфоргипс	193,5	-
ВХК-60	Фосфоргипс	163,2	3,427
ВХК-40	Фосфоргипс	96,3	3,185
ВХК-80	Мел	188,7	-
ВХК-60	Мел	123,4	-
ВХК-40	Мел	88,4	-
ДХЗ-80	Гипс полуводный	109,1	-
ДХЗ-80	Гипс безводный	113,1	-
ДХЗ-40	Гипс	58,9	2,963
ДХЗ-40	Мел	82,8	-
Гомпера	Отсутствует (100% железо)	2996,0	-

Значение α_p принимают в пределах 0,15…0,35.

Диаметр жилы обмоточного провода катушки

, (7)

где: D_ср=(D_B+h) – средний диаметр катушки, м; D_B – диаметр вала, м; h – высота обмотки пространства, м (рис. 2,а); U – напряжение на зажимах катушки, В; р₁ – удельное электрическое сопротивление материала жилы провода, Ом м. При установившейся температуре

р₁=р₂₀[1+α(t_доп=20)], (8)

где: р₂₀ – удельное сопротивление материала жилы при 20⁰С, α – температурный коэффициент сопротивления, ⁰С^-1, t_доп – допустимая температура катушки для данного класса изоляции обмоточного провода, ⁰С.

Число витков одной катушки электромагнита

ω=k₃bh/S=4k₃bh/πd², (9)

где: b и h – ширина и высота окна (обмоточного пространства) магнитопровода, м; k₃ – коэффициент заполнения окна обмотки.

Для медного провода с эмалевой изоляцией k₃=0,45…0,55 для проводов с изоляцией из пряжи – 0,28…0,35.

Сила тока в катушке

I=F_эмс/ω. (10)

Температура катушки, ⁰С

, (11)

где: k_Т – коэффициент теплоотдачи от катушки. Для условий электромагнитного барабана семяочистительных машин k_Т=11…13 Вт/(м^{2 0}С).

Необходимая длина обмоточного провода на катушку, м

L=πD_cω. (12)

Активное сопротивление катушки, Ом

R=p₁L/S. (13)

Сила тока в катушке, А

I=U/R. (14)

Значение I, вычисленные по формулам (20.10) и (20.14), не должны существенно различаться.

Плотность тока в обмоточном проводе, А/м²

J=I/S (15)

Рис. 1. Схема устройства электромагнитного барабана ЭМС-1А: 1 – крышка; 2,4 – магнитопроводы; 3 – неподвижные катушки; 5 – воздушные промежутки; 6 – упоры; 7 – стальной вал; 8 – резиновые кольца.

Допустимая плотность тока для обмоточных медных проводов (2…5)· 10^-6 А/м². Большие значения для проводов с эмалевой изоляцией, меньше – с бумажной (хлопчатобумажной) изоляцией.

Активная мощность катушки, Вт

P=UI. (16)

Рис.2. К расчету обмотки электромагнитного сектора семяочистительной машины; а – упрощенная расчетная схема электромагнитной системы; б – характер электромагнитного поля в рабочей зоне (воздушном зазоре); в – силы, действующие на семя с порошком; 1 – магнитопровод; 2 – обмотка (катушка); 3 – немагнитный вращающийся барабан; 4 – неподвижный вал; b, h – ширина и высота окна магнитопровода; Ф – магнитный поток; D­­­_В – диаметр вала.

Пример.Рассчитать обмотку электромагнитного сектора семяочистительной машины, расчетная схема которого приведена на рис. 2а. Геометрические размеры магнитной системы: b=250 мм, h=140 мм. D_В=150 мм, R=235 мм, δ=10 мм, α=160⁰C. Напряжение питания электромагнита постоянного тока U=60 В, частота вращения барабана n=42 мин^-1. рсчет произвести применительно к очистке льна от семян плевела льняного. Для обработки семян используют ферромагнитный порошок марки ВХК-60 с фосфоргипсом.

Определяем величины, входящие в формулу (1).

Линейная скорость барабана

v=πRn/30=3,14·235·10^-3·42/30=1,03 м/с.

Угол (2)

Β=(180-160)/2=10⁰, cos 10⁰=0,98.

Расстояние l (3)

L=(10+1,3/2)·10^-3=10,65·10^{-3 м.}

Магнитная восприимчивость порошка ВХК-60 с наполнителем из фосфоргипса (табл. 3)

Χ=163,2 кг^-1.

Размеры семени плевела (табл. 2): а=4,2·10^{-3 м,} b=2,0·10^{-3 м}, c=1,3·10^{-3 м}, m_c=4,7·10^{-6 кг.}

Объем семени плевела

м.

Внедряемость порошка k=m_n/m_c=0,116.

Масса порошка на семени

m=(m_n/m_c)m_c=0,116·4,7·10^{-6 кг}.

Масса семени с порошком

m=m_n+m_c=0,55·10^-6+4,7·10^-6=5,25·10^{-6 кг.}

Отношение

k=m_n/m=0,55·10^-6/5,25·10^-6=0,1.

Необходимая напряженность магнитного поля в рабочей зоне (1)

А/м.

Необходимое МДС в рабочей зоне (воздушном зазоре) (5)

F_B=1,13·10⁶·10,65·10^-3=1,2·10⁴ A.

Суммарную МДС определяем по (6), приняв α_р=0,25

F_эмс=1,2·10⁴/(1-0,25)=1,6·10⁴ А.

Средний диаметр витка катушки

D_ср=(150+140) ·10^-3=290·10^{-3 м.}

Так как МДС сектора и размеры обмоточного пространства значительны, обмотку выполняем алюминиевым проводом марки АПБ. …. кругового сечения с двойной хлопчатобумажной изоляцией. Допустимая температура нагрева провода 105⁰С.