1 Принцип действия и области применения.

1.1 Принцип действия.

Как было написано ранее, в электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. При синусоидальном переменном токе поток (рис 1.1, а) изменяется по закону:

В этом случае сила притяжения электромагнита будет вычисляться как:

(1)

Обозначив

Получим

т.е. сила притяжения P пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака (рис 1, б). Сила притяжения может быть представлена в виде двух составляющих: постоянной по времени P’=P_m/2 и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной P’’= . Среднее за период значение силы P будет P_m/2.

Рис. 1.1- Кривые измерения силы притяжения электромагнита переменного тока баз кароткозамкнутого витка.

Если отрывное усилие электромагнита будет Р_отр, то дважды за период в точке А (рис. 1.1, в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Рис. 1.2- Принцип работы короткозамкнутого виткав электромагнитных системах переменного тока.

Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются ко- роткозамкнутыми витками (рис. 1.2, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80 %).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромаг­нита Ф разветвляется на поток Ф₁ который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС е_к.з и возникает ток i_к.з, сдвинутый по отношению к на угол и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем у₀ = 0. Ток i_к.з, возбуждает магнитный поток Ф_к.з, который охватывает короткозамкиутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф₂ , проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отноше­нию к потоку Ф₁ на угол φ (рис. 1.2,б и в).

Сила пригяжеиия электромагнита Р скла­дывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р₁ и Р₂ (рис. 1.2, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше P_отр чем и исключается вибра­ция якоря.

Каждая из сил P₁ и Р₂ может быть представлена в виде двух составляющих:

Полная сила

Амплитудное значение переменной составляющей

Тогда полная сила

Как видно из уравнения (8), пульсация зависит от угла сдвига между потоками . Под пульсацией силы η понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

Пульсация будет отсутствовать при Это возможно при одновременном выполнении двух условий:

1. , т.е.

2. т.е. угол сдвига между потоками должен быть 90.

В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на практически невозможно. В осуществляемых системах Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.