Parametry i charakterystyki elektromagnesów

Podstawowe charakterystyki elektromagnesów

Najbardziej powszechne są charakterystyki dynamiczne, które uwzględniają zmiany w n. c. elektromagnes w procesie swojej pracy dzięki działaniu pola elektromagnetycznego samoindukcji i ruchu, a także uwzględnia tarcie, tłumienie i bezwładność ruchomych części.

Dla niektórych gatunków elektromagnesy (elektromagnesy szybkoobrotowe, wibratory elektromagnetyczne itp.) znajomość charakterystyk dynamicznych jest obowiązkowa, ponieważ tylko one charakteryzują proces pracy takich elektromagnesów. Jednak uzyskanie cech dynamicznych wymaga dużo pracy obliczeniowej. Dlatego w wielu przypadkach, zwłaszcza gdy nie jest wymagane dokładne określenie czasu podróży, ograniczają się one do podania charakterystyk statycznych.

Charakterystyki statyczne uzyskujemy, jeśli nie uwzględnimy wpływu na obwód elektryczny wstecznej siły elektromotorycznej występującej podczas ruchu twornika elektromagnesu, tj. zakładamy, że prąd w cewce elektromagnesu jest niezmienny i równy np. prądowi roboczemu.

Najważniejszymi cechami elektromagnesu z punktu widzenia jego wstępnej oceny są:

1. Trakcja charakterystyka statyczna elektromagnesu... Reprezentuje zależność siły elektromagnetycznej od położenia zwory lub szczeliny roboczej dla różnych stałych wartości napięcia dostarczanego do cewki lub prądu w cewce:

Fe = f (δ) przy U = stała

lub Fe = f (δ) w I= stała.

Ryż. 1. Typowe rodzaje obciążeń elektromagnetycznych: a — mechanizm blokujący, b — podczas podnoszenia ładunku, c — w postaci sprężyny, d — w postaci szeregu sprężyn wejściowych, δn — luz początkowy, δk jest końcowym luz.

2. Charakterystyka przeciwnych sił (obciążenia) elektromagnesu... Przedstawia zależność przeciwnych sił (w ogólnym przypadku zredukowanych do punktu przyłożenia siły elektromagnetycznej) od szczeliny roboczej δ (ryc. 1 ): Fn = f (δ)

Porównanie charakterystyk przeciwstawnych i trakcyjnych pozwala wnioskować (wstępnie, bez uwzględnienia dynamiki) o sprawności elektromagnesu.

Aby elektromagnes działał normalnie, konieczne jest, aby charakterystyka trakcyjna w całym zakresie zmian przebiegu twornika przechodziła powyżej przeciwnej, a dla wyraźnego zwolnienia przeciwnie, charakterystyka trakcyjna musi przechodzić poniżej przeciwny (ryc. 2).

Ryż. 2. W kierunku koordynacji charakterystyk sił czynnych i przeciwstawnych

3. Charakterystyka obciążenia elektromagnesu... Ta charakterystyka wiąże wartość siły elektromagnetycznej i wielkość napięcia przyłożonego do cewki lub prądu w niej ze stałym położeniem twornika:

Fe = f (u) i Fe = f (i) w δ= const

4.Warunkowo użyteczna praca elektromagnes... Jest definiowany jako iloczyn siły elektromagnetycznej odpowiadającej początkowej szczelinie roboczej przez wartość skoku twornika:

Wny = Fn (δn — δk) w Аz= const.

Wartość warunkowej pracy użytecznej dla danego elektromagnesu jest funkcją początkowego położenia twornika i wielkości prądu w cewce elektromagnesu. na ryc. Na rys. 3 przedstawiono charakterystykę trakcji statycznej Fe = f (δ) oraz krzywą Wny = Fn (δ) elektromagnesu. Zacieniony obszar jest proporcjonalny do Wny przy tej wartości δn.

Ryż. 3… Warunkowo użyteczne działanie elektromagnesu.

5. Sprawność mechaniczna elektromagnesu — względna wartość warunkowej pracy użytecznej Wny w stosunku do maksymalnej możliwej (odpowiadającej największemu zacienionemu obszarowi) Wp.y m:

ηfutro = Wny / Wp.y m

Przy obliczaniu elektromagnesu wskazane jest wybranie jego początkowego luzu w taki sposób, aby elektromagnes dał maksymalną użyteczną pracę, tj. δn odpowiada Wp.ym (ryc. 3).

6. Czas odpowiedzi elektromagnesu — czas od momentu podania sygnału na cewkę elektromagnesu do przejścia zwory w położenie końcowe. Przy założeniu, że wszystkie inne rzeczy są równe, jest to funkcja początkowej przeciwstawnej siły Fn:

TSp = f (Fn) przy U = stała

7. Charakterystyka grzania to zależność temperatury grzania cewki elektromagnesu od czasu trwania stanu załączenia.

8. Współczynnik Q elektromagnesu, zdefiniowany jako stosunek masy elektromagnesu do wartości warunkowej pracy użytecznej:

D = masa elektromagnesu / Wpu

9.Wskaźnik rentowności, który jest stosunkiem mocy pobieranej przez cewkę elektromagnesu do wartości warunkowej pracy użytecznej:

E = zużyta moc / Wpu

Wszystkie te cechy pozwalają ustalić przydatność danego elektromagnesu do określonych warunków jego pracy.

Parametry elektromagnetyczne

Oprócz wymienionych powyżej cech, rozważymy również niektóre z głównych parametrów elektromagnesów. Należą do nich:

a) Moc pobierana przez elektromagnes... Graniczną moc pobieraną przez elektromagnes można ograniczyć zarówno przez wielkość dopuszczalnego nagrzania jego cewki, jak iw niektórych przypadkach przez warunki mocy obwodu cewki elektromagnesu.

W przypadku elektromagnesów mocy ograniczeniem jest z reguły jego nagrzewanie się w okresie załączenia. Dlatego wielkość dopuszczalnego ogrzewania i jego prawidłowe obliczenie są równie ważnymi czynnikami w obliczeniach, jak podana siła i skok twornika.

Wybór racjonalnego projektu, zarówno pod względem magnetycznym, mechanicznym, jak i termicznym, pozwala w pewnych warunkach uzyskać projekt o minimalnych wymiarach i masie, a zatem najniższej cenie. Zastosowanie bardziej zaawansowanych materiałów magnetycznych i drutów nawojowych również przyczynia się do zwiększenia efektywności projektowania.

W niektórych przypadkach elektromagnesy (np przekaźnik, regulatory itp.) są zaprojektowane w oparciu o osiągnięcie maksymalnego wysiłku, tj. minimalne zużycie energii dla danej użytecznej operacji. Takie elektromagnesy charakteryzują się stosunkowo małymi siłami elektromagnetycznymi i wstrząsami oraz lekkimi ruchomymi częściami.Ogrzewanie ich uzwojeń jest znacznie niższe niż dopuszczalne.

Teoretycznie moc pobieraną przez elektromagnes można dowolnie zmniejszyć, odpowiednio zwiększając rozmiar jego cewki. W praktyce granicę tego wyznacza rosnąca długość średniego zwoju cewki i długość linii środkowej indukcji magnetycznej, w wyniku czego zwiększanie wielkości elektromagnesu staje się nieefektywne.

b) Współczynnik bezpieczeństwa… W większości przypadków n. v. inicjację można uznać za równą n. c. uruchomienie elektromagnesu.

związek n. c. odpowiadające stacjonarnej wartości prądu, k n. z uruchomieniem (krytyczny N.S.) (patrz ryc. 2) nazywa się współczynnikiem bezpieczeństwa:

ks = Azv / AzSr

Współczynnik bezpieczeństwa elektromagnesu, zgodnie z warunkami niezawodności, jest zawsze wybierany więcej niż jeden.

v) Parametr wyzwalający to minimalna wartość n. c. prąd lub napięcie, przy którym elektromagnes jest uruchamiany (przesunięcie twornika z δn na δDa se).

G) Parametr zwolnienia — odpowiednio maksymalna wartość n. s, prąd lub napięcie, przy którym twornik elektromagnesu powraca do swojego pierwotnego położenia.

e) Procent powrotu… Stosunek n.c, przy którym twornik powraca do swojego pierwotnego położenia, do n. c. pobudzenie nazywamy współczynnikiem powrotu elektromagnesu: kv = Азv / АзСр

W przypadku elektromagnesów neutralnych wartości współczynnika powrotu są zawsze mniejsze niż jeden, a dla różnych konstrukcji mogą wynosić od 0,1 do 0,9. Jednocześnie osiągnięcie wartości zbliżonych do obu granic jest równie trudne.

Współczynnik powrotu ma największe znaczenie, gdy przeciwna charakterystyka jest jak najbardziej zbliżona do charakterystyki przyciągania elektromagnesu. Zmniejszenie skoku elektromagnesu również zwiększa szybkość powrotu.