Тема 5. Электромагниты (э/м)

Классификация электромагнитов. Тяговые усилия. Расчет тяговых усилий, исходя из энергетического баланса. Формула Максвелла. Упрощение формулы расчета тяговых сил. Методы расчета магнитных проводимостей немагнитных зазоров.

Расчет магнитных цепей электромагнитов постоянного тока (прямая и обратная задачи) с учетом потока рассеяния.

Особенности расчета магнитных цепей переменного тока. Расчет магнитной цепи переменного тока при наличии короткозамкнутых контуров. Схема замещения и векторная диаграмма. Особенности расчета тяговых усилий в э/м переменного тока. Динамика и время срабатывания электромагнитов.

Расчет катушки электромагнита, обеспечивающей заданную силу тяги при известном воздушном зазоре. Пересчет катушек с одного напряжения на другое. Методы замедления и ускорения срабатывания электромагнитов.

Литература [1, с. 183 – 240; 2, с. 37 – 52; с. 73 – 80; с 92 – 107; с. 118 – 122].

Методические указания

Магнитная цепь является основной частью электромагнитного устройства. От правильного выбора и расчета её во многом зависят характеристики электрического аппарата. Вследствие нелинейной зависимости между током и потоком, явления гистерезиса, наличия потоков рассеяния, расчет магнитных цепей представляет определенные трудности.

При наличии воздушных зазоров около миллиметра и более и работе на прямолинейном участке кривой намагничивания магнитное сопротивление стальной части магнитопровода оказывается незначительным в сравнении с сопротивлением воздушного зазора и его можно не учитывать. В этом случае основное внимание должно быть обращено на учёт поля рассеяния.

Изучение методов расчета магнитных цепей следует начинать с рассмотрения уравнений магнитной цепи, затем рассмотреть расчеты нескольких простейших магнитных цепей, затем – расчеты наиболее распространенных магнитных цепей ЭА.

Электромагнитные механизмы очень широко используются для практических целей. Необходимо научится рассчитывать силу тяги, развиваемую электромагнитами постоянного и переменного тока, их общие и отличительные особенности.

При изучении раздела ”Динамика и время срабатывания электромагнитов” необходимо ознакомиться с переходными процессами в электромагнитах, получить представление о том, отчего зависит время трогания, время движения и время срабатывания. Определиться с особенностями динамики электромагнитов постоянного и переменного тока. Изучить способы форсирования и замедления срабатывания электромагнитов.

В качестве дополнительной литературы рекомендуется [5, 6, 7, 9, 10].

Контрольные вопросы

1. Дайте классификацию э/м по назначению.

2. Как рассчитать тяговое усилие э/м, исходя из энергетического баланса? С применением формулы Максвелла? По приближенным формулам?

3. Что такое магнитная проводимость? Как определить магнитные проводимости рабочего и нерабочих воздушных зазоров?

4. Как рассчитать неразветвленную магнитную цепь электромагнита (прямая и обратная задачи)? В чем суть метода разделения М.Д.С.?

5. Как рассчитать магнитную цепь с учетом потоков рассеяния (упрощенная методика)?

6. Как выглядит схема замещения и векторная диаграмма магнитной цепи переменного тока? Для чего применяются короткозамкнутые витки в электромагнитах переменного тока?

7. Как рассчитать магнитную цепь переменного тока при заданном напряжении, приложенном к обмотке?

8. Что такое динамические характеристики электромагнитов?

9. Что такое время трогания, время движения и время срабатывания электромагнитов?