6. Електромагніти постійного струму. Тягова характеристика.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Протидіючі зусилля (навантаження).

Час спрацьовування електромагніта.

Основні параметри електромагнітів. Загальне рівняння балансу напруги на обмотці електромагніта

В електромагнітах постійного струму магнітний потік створюють обмоткою постійного струму. Дія таких електромагнітів не залежить від напрямку струму в обмотці. Вони найбільш економічні, і завдяки великій розмаїтості конструктивного виконання їх можна пристосовувати до різних умов роботи і різних характерів навантажень; їх використовують як привід для здійснення необхідного переміщення. Прикладом подібних електромагнітів є тягові, що призначені для конкретної механічної роботи при переміщенні тих чи інших робочих органів: електромагнітні муфти зчеплення і гальмування і гальмові електромагніти, електромагніти, що приводять в дію контактні пристрої в контакторах і автоматичних вимикачах; електромагніти реле, датчиків, регуляторів та інших пристроїв автоматики.

Найважливіші характеристики електромагніта:

6.1. Тягова характеристика (статична) являє собою залежність електромагнітної сили від робочого зазору для різних постійних значень напруги, підведеної до обмотки, чи струму в обмотці: Рем=/(8) при [7=const чи Рем=ї(д) при z=const.

У найпростішому випадку, коли можна знехтувати розсіюванням і магнітним опором сталі (Rmz = R§), вважаючи поле в робочому зазорі рівномірним, застосувавши формулу Лм =1/Rm = (n*S)/l для його провідності, формулу Максвела Рем= (В *S)/(2*^0), для електромагнітної тягової

де Ф = (I*W)/RM = I*W*AS. 6.2. Протидіючі зусилля (навантаження) електромагніта являють собою залежність протидіючих сил ( у загальному випадку приведених до точки прикладення електромагнітної сили) від робочого зазору Рп=/(д). На рис. 22 ця залежність наведена у вигляді двох пружин, що вступають у дію.

Зіставлення протидіючої і тягової характеристики дає змогу зробити висновок (попередньо, без урахування динаміки) щодо працездатності електромагніта. Для нормального спрацьовування електромагніта необхідно, щоб тягова статична характеристика, побудована при Icp=const на всьому діапазоні зміни ходу якоря, проходила вище протидіючої; для чіткого відпускання (повернення), навпаки, тягова характеристика, побудована при Iomn=const, має проходити нижче протидіючої.

6.3. Час спрацьовування електромагніта - це час із моменту подачі сигналу на обмотку електромагніта до переходу якоря в його кінцеве положення. За інших рівних умов воно є функцією початкової протидіючої сили Рпп і заштрихованої площі Q на рис. 22.

До основних параметрів електромагніта належать наступні: Потужність, споживана електромагнітом. Гранична потужність, споживана електромагнітом, може обмежуватися як величиною припустимого нагрівання його обмотки, так (у деяких випадках) і умовами живлення кола обмотки електромагніта.

Коефіцієнт запасу (Кз). У більшості випадків МРС рухання можна вважати рівною МРС спрацьовування електромагніта. Відношення МРС, що відповідає сталому значенню струму (Іст), до МРС спрацьовування (відповідно до струму спрацьовування Іспр) (рис. 23) називають коефіцієнтом запасу:

Кз Fcn/Fcnp Іст/Іспр > 1.

Параметр спрацьовування. Являє собою мінімальне значення струму чи напруги, за якого відбувається спрацьовування електромагніта (переміщення якоря від 8Н до Зк).


а) б)

Параметр відпускання (повернення). Відповідно максимальне значення струму чи напруги, за якого якір повертається до вихідного положення.

Коефіцієнт повернення (Кпов). Відношення МРС, при якому відбувається повернення якоря в первісне положення, до МРС спрацьовування називається коефіцієнтом повернення електромагніта:

Кпов Fnoe^Fcnp Іпов/Іспр->

де Іпов - струм повернення електромагніта.

Для звичайних електромагнітів коефіцієнт повернення завжди менше одиниці.

Загальне рівняння балансу напруги на обмотці електромагніта

При включенні електромагніта на напругу струм в обмотці змінюється в часі, причому закон зміни струму буде різним: один - до початку руху якоря, другий - інший, коли якір рухається. Тому розрізняють час зрушення якоря і час його руху. Розгляд цих процесів виконують окремо.

На рис. 24 наведена залежність струму для ненасиченого електромагніта постійного струму. До початку руху якоря (при початковому зазорі) струм змінюється за експонентою з електромагнітною постійної часу тем. Після закінчення часу зрушення t3p починається рух якоря і струм змінюється за кривою «ab», що відповідає часу руху tp. Точка b, що лежить на кривій 2, відповідає часу спрацьовування tcnp. Після зупинки якоря струм змінюється за експонентою 2 з постійною часу теж. Точні розрахунки перехідних режимів при зміні струму мають проводитися з урахуванням впливу гістерезиса і вихрових струмів.

При включенні електромагніта на напругу Uo рівняння має вигляд:

Uo = i*R+dWdt.

Представимо потокозчеплення як ц/=Ьд*і, де La - динамічне значення індуктивності електромагніта. Тоді

Uo = i*R+ L0*(di/dt)+i*(d L/dt).
У першій стадії включення (ділянка О-а, що на рис. 24) індуктивність
La = L можна вважати незмінною, тому що повітряний зазор (5 = Sn) і його
магнітний опір постійний, а магнітопровод звичайно ненасичений і його
магнітний опір можна вважати як таким, що дорівнює нулю. Тоді рівняння
набуває вигляд Uo = i*R+ L*(di/dt). Вирішення його при початковій умові t=0,
і=0:      i = (Uo/R)*^"™),

де тэп - початкова постійна часу тэп = L/R.

На ділянці «ab» (рис. 24) відбувається рух якоря, при цьому струм у обмотці зазвичай зменшується.

Якщо якір рухається, то індуктивність уже не можна вважати постійною -вона збільшується. У цьому випадку завдяки електромагнітній індукції в обмотці наводиться проти - ЕРС руху (останній член у рівнянні):

Uo = i*R+ L0*(di/dt)+i*(d L/dt),

що зменшує діючу напругу (Uo-i*(dLa/dt)), яка і призводить до зниження струму:

i = (U0 /R)*(1-et/Z3K), де тэк - кінцева постійна часу тэк = LJR, LK > L.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я