книги из ГПНТБ / Бесконтактные электрические аппараты [сборник статей]

в полтора раза превышает удельное сопротивление меди, за­ то его удельный вес в три раза меньше. Таким образом, алю­ миниевый экран обладает меньшим омическим сопротивле­ нием по сравнению с медным того же веса. Этим п определя­

тельно превышает координату левитации медных экранов той же толщины а э . Координата левитации является сложной

функцией веса экрана Р„ п его омического сопротивления г2,- в свою очередь, являющихся функциями толщины экрана а3.

При увеличении аь, с одной стороны, происходит уменьшение омического сопротивления экрана, а с другой — увеличение его веса. При некотором оптимальном значении толщины эк­

рана яэш|Т зависимость X — f (аэ) имеет максимум. При ле­ витации алюминиевых экранов из сети потребляется меньшая мощность, чем при левитации медных экранов того же веса,

что видно из графиков Р, = f(Pe), показанных на рис. 6 . Индукционную подвеску можно также использовать и в

качестве трансформаторного датчика (рпс. 7). С этой целью концентрпчно с обмоткой возбуждения наматывается сигналь­

ная обмотка 1£>з, к которой подключается нагрузка /?„. В этом

(нагрев обмотки п экрана, колебание частоты источника пи­ тания). От этих недостатков свободны дифференциальные индуктивные и трансформаторные датчики (рис. 8 ). Диффе­ ренциальный датчик можно рассматривать в виде двух оди­ нарных датчиков, обмотки которых включены последователь­ но-встречно. При перемещении одного из экранов вниз на расстояние а под действием внешнего усилия Рх происходит уменьшение электрического сопротивления соответствующей обмотки возбуждения. Это приводит к возрастанию тока возбуждения и, следовательно, электродинамической силы, под действием которой другой экран поднимается вверх на расстояние Ь. В общем случае b = ka, где &<1 — коэффи­ циент пропорциональности. Из экспериментальных зависимо­ стей Х2 = f(X О (рис. 9) видно, что коэффициент k непостоян­ ная величина и зависит как от омического сопротивления эк­ рана, так и от его веса. Наибольшей величины коэффициент k достигает при использовании алюминиевых экранов.

1Ш

На рис. iO показаны зависимости тока нагрузки диф­ ференциального индуктивного датчика, обмотки возбуждения которого включены в мостовую схему, от перемещения экрана. По сравнению с аналогичными зависимостями для одинарного индуктивного датчика последние обладают боль­ шей крутизной и линейностью. Это же относится и к зависи­ мости выходного напряжения (У3 от перемещения Х\ -жрана (рис. II) дпфферспциалыю-трансформаториого датчика с по­ следовательно-встречно включенными сигнальными обмот­ ками. Крутизна характеристик U3 = f(X\), а следовательно,

п чувствительность датчика может быть повышена увеличе­ нием числа витков сигнальных обмоток.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1.Индукционная подвеска может с успехом использовать­ ся для измерения усилий.

2.При перемещении экрана изменяется не только индук­

тивное, по и активное сопротивление обмотки возбуждения.

3.На характеристики датчика большое влияние оказывает омическое сопротивление экрана г2 и магнитная проводимость системы. При. уменьшении > 2 крутизна характеристик воз­ растает, по вместе с тем ухудшается их линейность.

4.Координата левитации экрана достигает максимальной величины при некотором оптимальном соотношении его веса

Рв и омического сопротивления г2.

5.Наилучшим материалом для экранов является алюми­ ний. Координата левитации алюминиевых экранов значитель­ но превышает координату левитации медных экранов. Дат­ чик с алюминиевым экраном потребляет из сети меньшую мощность, чем с медным того же веса.

6 . Использование дифференциальных индуктивных и транс­ форматорных датчиков позволяет увеличить крутизну и ли­ нейность характеристик, а также уменьшить погрешности, обусловленные внешними факторами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллаев Я. Р. «Магнитные системы с подвижными экранами», ч. I, 1972, ч. II и III, 1973.

111

Рис. 1.

\V>

Рис. II

20. ИНДУКТИВНОСТЬ РАССЕЯНИЯ И ФОРМА ТОКА КОРОТКОЗАМКНУТОГО ВИТКА ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

К. г. и., доц. Абдуллаев Я. Р., пнж. Гераськов В. Л.

1. Постановка задачи

Вопросам теории и расчета электромагнитов с короткозамкнутыми витками (экранами) посвящено достаточно мно­ го работ. В этих работах отмечается, что индуктивное сопро­ тивление рассеяния экрана Xzs пренебрежимо мало по срав­ нению с его активным сопротивлением /-2> а форма тока экрана 1-2 сильно отличается от синусоиды. Однако при этом

114

не приводятся экспериментальные значения x^s и экспери­ ментальная кривая тока /2.

Обычно форма кривой тока /2 оценивается косвенным пу­ тем на основе формы кривой потока Ф2 экранированного уча­ стка. При этом принимается, что общий поток Ф, созда­ ваемый обмоткой возбуждения электромагнита, состоит из потока Ф\ неэкраннрованного участка и потока Ф2 экраниро­ ванного участка, т. е.

Считается, что общий поток Ф синусоидален, а поток Ф\ неэкранированного участка вследствие насыщения этого участ­ ка несинусоидален. В результате чего поток экранированного участка Ф2 становится также несинусоидальным.

Эти рассуждения были бы справедливы, если бы выпол­ нялось равенство (1). В действительности за счет насыщения неэкраннрованного участка и наличия экрана эквивалентное магнитное сопротивление экранированного полюса настолько возрастает, что магнитная цепь электромагнита на этом участ­ ке становится как бы разомкнутой, в результате чего резко увеличиваются потоки выпучивания и рассеяния. Поэтому общий поток будет равен

где Ф15 — поток рассеяния, замыкающийся между двумя па­ раллельными стержнями магпнтопроводя;

Фь — поток выпучивания якоря.

Целью настоящей работы является:

а) Снятие экспериментальной кривой тока экрана при раз­ личных степенях насыщения неэкраннрованного участка.

б) Определение экспериментального значения индуктив­ ного сопротивления рассеяния экрана х2л. и рекомендаций по расчету последнего.

в) Исследование влияния степени насыщения неэкранн-

ется от короткозамкнутой обмотки лишь коэффициентом за­ полнения медыо. Поэтому короткозамкнутая обмотка пол­ ностью эквивалентна сплошному экрану. Это позволяет при проведении экспериментальных исследовании массивный экран заменить короткозамкнутой обмоткой.

2, Описание модели электромагнита

Магнитная система электромагнита собрана из листовой стали марки Э43 толщиной 0,35 мм. Толщина пакета Ьс = 10 мм, сечения неэкрапированного и экранированного участков соответственно равны Si = 132 мм2 и 5 2=214 мм2, сечение сердечника S = 576 мм2, число витков и омическое сопротивление обмотки возбуждения w { — 520 и т, —2 , 9 ом, число витков п омическое сопротивление короткозамкнутой обмотки ш2 = 52 и г2 = 0,18 ом. Измерение магнитных по­ токов осуществлялось с помощью измерительных катушек, каждая из которых состояла из 5 витков. Некоторые измери­ тельные катушки имели возможность свободно перемещаться вдоль стержней магнитопровода, что позволило точно уловить экстремумы эпюр потоков.

116

3. Исследование кривых потоков и токов

Па рис. 1 и 2 приведены осциллограммы потоков Ф\, Ф2, Ф и тока экрана /2, снятые с экрана двухлучевого осцилло­ графа типа СЫ 7 при различных степенях насыщения неэкранированного участка. Как видно из осциллограмм, даже при значительном насыщении этого участка (Si = 2,5 тл) поток экранированного участка Ф2 н ток экрана /2 мало отличаются от синусоиды. При этом общий поток Ф синусоидален. Сте­ пень насыщения пеэкранированного участка в основном влияет на форму кривой потока Ф\ этого же участка. Это объясняется возрастанием потоков выпучивания и рассеяния

щий поток Фрзначительно меньше, чем поток Ф (Ф= 7,8 10~4 вб;

Фр = 3,88 \0~<вб).

Следует отметить, что значение индукции S, = 2,5 тл для электромагнитов не реально. В действительности может иметь место Sj = 1,6 -т- 2,0 тл. При индукциях S, = 1,6 ч- 2,0 тл,

как показали эксперименты, ток экрана /2 и поток Ф2 практи­ чески синусоидальны.

4. Исследование индуктивности рассеяния экрана

Для короткозамкнутой обмотки справедливы следующие уравнения:

E2s= —iww2b<I>2s = —jhX2s

Е2 = —/(0 йУ21Ф2

/;<1 и учитывает неполное иотокосцепление с экраном. Из

117

(3) для тока экрана найдем

Откуда индуктивное сопротивление экрана можно найти как

Эго выражение позволяет вычислить x2s на основании экспе­

происходящие в электромагните, ток /2 измеряется ампермет­

тельных катушек измеряется ламповым вольтметром с вы­ соким входным сопротивлением. Зная э. д. с. измерительной катушки Еи, нетрудно вычислить э.д.с. экрана

л'2л = f ( U 1) Изменение Rr) и 47, приводит к изменению маг­

нитного состояния стали и, следовательно, к перераспреде­ лению магнитных потоков. Это в свою очередь вызывает изменение потокосцеиления с экраном и его тока. Как видно

из зависимости x2s — f(R0 ) при R0 = 0 индуктивное сопро­

5. Исследование фазового сдвига между потоками

Фазовый сдвиг между потоками Ф, и Ф2 зависит от соот­ ношения площадей экранированного и неэкранировапиого участков полюса, активного сопротивления экрана и магнит­ ного состояния стали магнитопровода.

Па рис. 5 показаны зависимости W = f(Rd) и 4 r= / f 4/ I).

118

Увеличение напряжения питания £7, приводит к увеличению магнитного сопротивления стали магннтопровода. Это в свою очередь уменьшает влияние экрана на величину фазового сдвига между потоками Ф\ и Ф2. При увеличении активного сопротивления цепи экрана путем включения добавочного сопротивления R d фазовый сдвиг XF сначала возрастает, а затем уменьшается. Это объясняется перераспределением магнитных потоков экранированного и неэкранированного участков полюса при изменении активного сопротивления экрана,

6.Выводы

1.Если экранированный участок иеиасьицен, то даже зна­

вой потока экранированного участка. При этом кривые тока экрана и общего потока мало отличаются от синусоиды. А при

экранированного полюса сильно возрастает, в результате че­

от величины активного сопротивления г2 и приложенного на­ пряжения U\.

4. Для экранов электромагнитов переменного тока можно

119