1. Основные характеристики и параметры электромагнитных механизмов эа

Полное представление о поведении электромагнитных механизмов может быть составлено при анализе мех-го сост-я этих устройств. Чаще используются не динамич., а статич. хар-ки

-Статич хар-ки

1) Эл/мех хар-ки (тяговые, нагрузочные) F_T = f(δ)(при U = const), F_T = f(δ)(при i = const)

2 )Мех. хар-ки

Нагруз: F_T = f(i)(при δ = const)

F_T = f(U)(при δ = const)

Wм – удельная энергия на ед. объёма

В_δ – среднее значение индукции в квадрате

ΔWм = В_δ*Нδ/2 = В²_δ/(2μ₀)

ΔWм = Δwм*V = В²_δ*S*δ /(2μ₀) – изменение магн энергии F_T = В²_δ*S/(2μ₀)

В_δ~1/ δ => F_T ~1/ δ

-Мех. хар. – завис. Сил сопр-я от величины воздуш. зазора δ

-Факторы препятствующие движению Я.:

1. реакция возвращающ. Пружины

2.реакц. контакт. Пружины

3. потери на трение

Все приводим к неподвиж (.) O

F_К – сила р-ции контакт. пружины

F`_K – приведен. сила р-ции контакт. пружины

F_C = F`<sub>В</sub> + F`_К + F_ТР F`<sub>В</sub>*l<sub>Я</sub> = F<sub>В</sub>*l<sub>В</sub> => F`_В = F_В*l_В/ l_Я ; F`_К = F_К*l_К/ l_Я

F`<sub>В</sub>, F`_К ~ δ

-Рассмотрим мех. и эл/мех хар-ку для некотор. механизма.

S – перемещение якоря

– работа по перемещен. Я. с места

(*) – чем больше эта площадь, тем выше быстродействие мех-ма (больше кин. эн. Я)

Х_МЕХ = W_П/W_МЕХ - коэффициент исп. мех. эн. (Х_МЕХ<1)

Чем выше Х_МЕХ тем ниже быстродействие

Вывод: Желание получить большее быстродействие приводит к снижению эффективности оценивания с пом. коэфф. использ-я, и эл/мех-м с высоким Х_МЕХ имеет большее время движ-я Як. Чем ближе распологается хар-ка, тем медленнее двиг-ся Я, но тем более быстродейственен Я (т.к. больше энергии расходуется на него)

-Рассмотрим коэффициент замаса: устанавливает соотношении между I_УСТ и I_СРАБ (номин. ток), но I_СРАБ≈ I_ТРОГ => соотн. между I_УСТ и I_ТРОГ опред. запас по току, чтобы дотич уст. значе-е

K_ЗАП = Iу/Iсраб

K_ЗАП≈1,4

K_ЗАП=1,5 … 2 – на практике

Для получения min врем. трог. I_ТРОГ должен составлять 70% от Iу

-Коэффициент возврата: определяет чувствительность эл/мех-ма. Отношение намагничивающей силы, соотв-й знач тока, при котором происходит возврат Я в первонач-е положение к намагнич-й силе сраб-я

K_ВОЗВ = Iотп/Iсраб

K_ВОЗВ = 0,1 … 0,8

K_ВОЗВ будет max, когда мех хар-ка приближ-ся к тяговой или уменьш-ся (Sк - Sн), т.е. уменьшение хода эл/мех-ма

--Параметры:

1) Условная полезная работа Wпу = Fэ(Sк - Sн)

Fэ – эл/маг сила, соотв данн полож Я

Wпу – площ прямоуг (*)`

2)время срабат-я t_СРАБ

3) Хар-ка нагрева – зависимость температуры обмотки от продолжительности вкл сост

4) показатель добротности Д = вес устр-ва/Wпу

5)показатель экономичности Э = потр мощн/ Wпу

2. Работа электромагнитных механизмов на переменном токе: однофазная, двухфазная и трехфазная системы.

В аппаратах переменного тока элементы конструкции, составляющие магнитную цепь, должны быть выполнены из листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи.

Возьмем электромагнитный механизм, который имеет тяговое усилие Р_Т = const на постоянном токе и запитаем его синусоидальным током с амплитудой, равной установившемуся значению постоянного тока:

.

Следовательно, , Ф, также будут меняться по синусоидальному закону (амплитудные значения будут равны установившемся значениям на постоянном токе).

Тяговое усилие на переменном токе, при амплитуде переменного тока равной установившемуся значению постоянного тока, будет изменяться от 0 до тягового усилия на постоянном токе, по закону косинуса с двойной частотой. Среднее значение за период будет равно половине тягового усилия на постоянном токе.

Если система достаточно легкой подвижности, то в моменты снижения тягового усилия ниже усилия возвратной пружины будет наблюдаться отпуск (оттяг) якоря. Это приведет к эффекту, который называется дребезг контакта.

Использовать электромагнитные механизмы, у которых тяговое усилие снижается до 0 невозможно. Чтобы избежать этого применяют:

1. Размещение дополнительного сердечника и катушки, ток в которой должен отставать по фазе на 90⁰. Соответственно тяговое усилие будет в противофазе с первоначальным.

С – фазосмещающая емкость.

2. Экранирование части сердечника или размещение короткозамкнутого витка на сердечнике аппарата.

Практические методы устранения дребезга

Наиболее распространенный способ:

1. Экранирование сердечника механизма.

П рименяется в электрических машинах малой мощности, а также в однофазных АД. Рассмотрим электромагнитный механизм переменного тока с прямоугольным сечением сердечника.

Экранированная часть

листы стали

КЗ виток (медь)

Под действием Ф_Э в КЗ витке будет индуцироваться ЭДС. При синусоидальном изменении потока ЭДС отстает от потока на π/2. Под действием ЭДС в КЗ витке будет протекать ток I_К, который отстает от ЭДС на угол φ_К. В фазе с этим током будет изменяться МДС КЗ витка F_K и, соответственно, поток в магнитной цепи, обусловленный этим током. Суммарный поток в экранированной части сердечника – это поток неэкранированной части сердечника + поток КЗ витка:

.

Построив , можно судить о суммарных потоках в неэкранированной и экранированной частях сердечника. опережает на угол α, и суммарный поток экранированной части по модулю будет меньше, за счет КЗ витка. Угол α определяется соотношением между активным и индуктивным сопротивлением КЗ витка.

.

Р_Т = Р_ТНЭ + Р_ТЭ;

Р_ТЭ - тяговое усилие, обусловленное потоком Ф_Э;

Р_ТНЭ - тяговое усилие, обусловленное потоком Ф_НЭ;

В случае экранирования части сердечника суммарное тяговое усилие не в одной точке не будет достигать нулевого значения (колеблется от Р_ТНАЧ до Р_ТМАКС). Появляется постоянная составляющая тягового усилия Р_ТНАЧ.

Условие отсутствия дребезга: Р_ТНАЧ > Р_ТОТП.

Современные общепромышленные коммутационные аппараты (контакторы) выпускаются с унифицированными сердечниками, набранными из листовой стали, а тип аппарата (постоянного или переменного тока) определяется только катушкой. Для переменного тока катушка содержит КЗ виток для экранирования части сердечника.