10.2 Расчёт обмотки электромагнитов переменного тока

Исходные данные: напряжение сети U_с; амплитуда F_м; амплитуда Ф_м. В основу расчёта положена формула:

U² = (I∙R)² + (4,44∙f_с∙ W∙Ф_м)².

Задача определения числа витков «W» и диаметра «d» решается методом последовательных приближений. Предположим, что R обмотки много меньше X_L тогда, пренебрегая R, отыщем «W»:

W = К∙U/4,44∙f_с∙Ф_м, (18)

где К – поправочный коэффициент, учитывающий возможное пренебрежение «R»; K=0,7…0,8.

I = F_м/√2∙W. (19)

Для определения «d» и сечения провода, задаются экономической плотностью тока j_э:

j_э=2-4 А/мм² – длительный режим работы; j_э=5-12 А/мм² – повторно-кратковременный режим работы; j_э=13-30 А/мм² – кратковременный. При сроке службы до 500 часов j_э практически можно увеличивать в 2 раза. Сечение провода q равно:

q = I/j_э. (20)

По сечению «q» находят искомый «d»:

.

По выбранному способу укладки определяется максимальный К_зап и сечение окна «Q_расч»:

Q_расч = W∙π∙d²/4∙К_зап.

Находим R по формуле 17. По «R» находим ∆Р_м и определяем допустимость расчётных потерь стандартным.

При Q_расч ≠ Q_станд варьируем «W» и «d» до получения удовлетворительного результата.

11. Время срабатывания и время отпускания электромагнитов. Способы изменения временных параметров электромагнита

Процесс срабатывания электромагнитов можно разделить на три части: 1) подача напряжения на обмотку и трогание якоря; 2) движение якоря; 3) конечное положение якоря. Смысл деления процесса на три части рассмотрим на характеристике I = f(t) для электромагнитов.

I-я часть /до точки «а»/: ток трогания i_тр→I_y, где – установившееся значение тока. Процесс динамический имеет решение относительно времени трогания:

, (21)

Рисунок 33 – Время срабатывания и работы электромагнита

где T = L/R – постоянная времени на участке «0…Т».

Зазор «δ» достаточно велик, магнитная цепь ненасыщенна и, следовательно, L_контур = L_обм ≈ const.

II часть: от точки «а» до точки «b».

Движение якоря уменьшает «δ» и при этом L_контур↑. Вначале ток незначительно увеличивается, а затем начинает уменьшаться с ↑L_контур до момента «b». Якорь достигает своего конечного положения.

III часть: от точки «b» и далее. Происходит увеличение тока до i = I_у = U/R по закону:

, (22)

где T₁ = L₁/R, поскольку L₁ ≠ L.

Время срабатывания электромагнита равно t_cp = t_тр + t_дв, причём t_тр > t_дв. Тяговое усилие Р_э→max при конечном положении якоря (i = I_y).

При отключении электромагнита от источника фиксируется время отпускания электромагнита t_отп:

t_отп = t_спад + t_дв,

где t_спад – время спадания потока до потока отпускания; t_дв – время движения.

Рисунок 34 – Время срабатывания и время отпускания электромагнита

Таким образом, t_спад = t_{провала} + t_дуги и t_отп = t_{провала} + t_дуги + t_дв.

Время срабатывания и отпускания электромагнита можно изменить включением дополнительного активного сопротивления последовательно или параллельно катушке электромагнита, использованием короткозамкнутого кольца (витка) на сердечнике электромагнита и другими способами, которые способны изменить постоянную времени электромагнита либо изменением L, R, либо изменением величины результирующего магнитного потока электромагнита.

Время срабатывания электромагнита можно уменьшить, включив активное сопротивление R последовательно с катушкой электромагнита, а время отпускания увеличить, включив параллельно катушке электромагнита активное или активно-емкостное сопротивление. Время отпускания можно увеличить, использовав короткозамкнутый виток или кольцо, в котором при отключении источника возникает магнитный поток самоиндукции, поддерживающий спадающий основной магнитный поток до величины, способной удержать якорь электромагнита притянутым к сердечнику дополнительное время.