7.3. Тяговые характеристики электромагнитов.

Зависимость электромагнитных тяговых усилий от величины воздушного зазора между якорем и сердечником при постоянной намагничивающей силе обмотки представляет собой статическую тяговую характеристику электромагнита .

7.3.1. Электромагнит с притягивающимся якорем.

Расчет статической тяговой характеристики производится по энергетической формуле, при этом возможны два частных случая:

а) идеальный случай, при котором потоки выпучивания и магнитное сопротивление стали магнитопровода малы и ими можно пренебречь, т.е. Ф_вып = 0 и R_мст = 0;

Тогда, вся намагничивающая сила обмотки электромагнита расходуется на преодоление магнитного сопротивления воздушного зазора и на создание тяговой силы, которая будет определяться выражением

,

где – магнитная проводимость воздушных зазоров, – магнитная проницаемость воздуха, S – площадь полюса, ограничивающая воздушный зазор.

Если производную магнитной проводимости определить как

,

то тяговая сила электромагнита будет равна

, (224)

т.е. обратно пропорциональна квадрату воздушного зазора. В этом случае тяговая сила при равна бесконечности.

Такая тяговая характеристика называется крутопадающей.

б) реальный случай, при котором учитываются потоки выпучивания и магнитное сопротивление стали магнитопровода. Тогда, одна часть намагничивающей силы обмотки (U_mb) расходуется на преодоление

Рис 87. Тяговые характеристики магнитного сопротивления воздушного зазора и создание тягового усилия, а другая часть идет на преодоление магнитного сопротивления стальных участков магнитопровода (U_mст), т.е.

. (225)

В этом случае тяговая сила электромагнита определяется только той частью намагничивающей силы, которая расходуется в воздушном зазоре, а именно

, Н . (226)

Так как потоки выпучивания должны быть учтены, то магнитная проводимость воздушного зазора определяется с учетом этих потоков одним из известных способов, например, методом Роттерса. Тяговая характеристика в этом случае имеет менее крутопадающий вид и при тяговая сила имеет конечное значение из-за влияния насыщения магнитопровода. В связи с наличием потоков выпучивания при больших зазорах тяговая характеристика будет располагаться выше идеальной (рис. 87.).

К рутизну тяговой характеристики в некоторых пределах уменьшают введением полюсных наконечников (рис. 88). Тогда, при больших воздушных зазорах магнитная цепь не насыщена и , следовательно, .

При малых воздушных зазорах маг-

нитный поток не зависит от площади

полюса потому, что он определяется на-

Рис. 88. Полюсный наконечник сыщением стали. По формуле Максвелла

или ,

т. е. при малых зазорах F_э обратно пропорциональна площади полюса.

7.3.2. Электромагниты с втягивающимся якорем.

Тяговая сила такого электромагнита состоит из двух составляющих

. (227)

Здесь – магнитное напряжение в воздушном зазоре; – удельная проводимость рассеяния; – расчетная длина

Рис. 89. Тяговые характеристики якоря; – длина катушки; – солено-

ЭМ с втягивающимся якорем идная тяговая сила.

Под действием соленоидной силы тяговая характеристика электромагнита с втягивающимся якорем имеет более пологий вид, чем у электромагнитов с притягивающимся якорем (рис. 89).