книги из ГПНТБ / Никитенко А.Г. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов

Таблица. 9

ная схема расчета параметров контактной системы па АВМ градиентным методом. Процедура поиска миниму­ ма аналогична приведенной в § 4.

В качестве примера в табл. 9 приводятся значения параметров контактной системы электромагнитного кон­ тактора с номинальным током 100 А, рассчитанные ука­ занным способом.

Дальнейшее проектирование аппарата, определение размеров электромагнита проводится по методам, изло­ женным выше.

Г л а в а шес тая

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ НА ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

17. Постановка задачи исследования времени трогания

К временным характеристикам электромагнитов относят вели­ чины времени его срабатывания и отпускания. Время срабатывания teр складывается из времени трогания t'Tp и времени движения Vдв якоря при включении электромагнита. Время отпускания ^отп состоит из времени трогания 1 "тр при отключении электромагнита

ивремени движения якоря і'\в-

Вобщем случае составляющие /Ср и ?0тп в разной мере зави­ сят от вида механической характеристики объекта, приводимого

электромагнитом в действие, степени насыщения магнитопровода, массы подвижных частей, связанных с якорем. Оказывают влияние и вихревые токи, возникающие в массивных элементах магнито­ провода. Изменение сопротивления обмотки вследствие его нагрева также может повлиять на *Ср и ?0 тп, полученные при расчете, в осо­ бенности при форсированном включении электромагнита.

Учет влияния перечисленных выше факторов на временные характеристики представляет значительные трудности. Поэтому ока-

92

зываётсп целесообразным принять допущения, не вносящие су­ щественной погрешности в определение /СР и tom. Так, при опреде­ лении <-'Тр. электромагнитов с нормальным временем действия мож­ но не учитывать влияния вихревых токов [Л. 6 , 30]. При расчете t'тр и t'да электромагнита, обмотка которого включается непосред­ ственно в сеть, в большинстве случаев можно считать, что потокосцепление линейно зависит от тока, а индуктивность обмотки зави­ сит лишь от положения якоря. Основанием для этого служит характер движения якоря, которое вначале происходит замедленно, так что большую часть времени зазор между якорем и сердечником остается большим. Лишь в конце процесса скорость движения ин­ тенсивно нарастает, вызывая резкое уменьшение зазора и рост индукции в магнитопроводе.

Нелинейность зависимости потокосцепления от тока необходи­ мо учитывать при форсированном включении электромагнита, а так­ же при определении /"тр при отпускании якоря. Время /" тр при размыкании цепи обмотки определяется в основном вихревыми тока­

небречь. Для оценки погрешности, вносимой допущением о постоян­ стве сопротивления в процессе срабатывания, предположим, что

вышеуказанные обмотки нагреются на 3,77 и 7,90 °С. Ростом сопро­ тивления, вызванным такими изменениями температуры, при реше­ нии задач динамики можно пренебречь.

При заданной механической нагрузке и напряжении питающей сети характер переходных процессов в электромагните с линейной зависимостью между потокосцеплением и током будет определяться сопротивлением R, индуктивностью L обмотки и ее производной по зазору якоря dL/dS, обусловливающей вместе с током величину тягового динамического усилия. Вследствие этого величины /ср и /опт во многом будут зависеть от соотношения геометрических раз­ меров магнитопровода н обмотки, поскольку последние определяют величины R, L и dL/dö. Здесь рассмотрим влияние геометрических соотношений на tcр и tom-

Как известно, время трогания при срабатывании электромагнита постоянного тока может быть представлено в виде

[*'ІР = 7 4 1 1 - ^

•тр

где

&тр — І т р // у — (!эд)тр//вУ.

Тяговое усилие в момент трогания якоря представим в виде

S3

где Р — мощность, потребляемая обмоткой электромагнита п уста повившемся режиме.

Уравнение электрической цепи обмотки до начала движения якоря имеет вид:

U=iR + Ldi/dt.

Разделим обе части уравнения цепи на IyR, кроме того, чис­ литель и знаменатель последнего члена правой части разделим на

5=г„

Для исследования влияния геометрических соотношений на вре­ мя трогания электромагнита с втяжным якорем выразим его харак­ теристики в функции безразмерных геометрических параметров:

Г,

sh2 ij V -éx

94

+

('i — z — yY

Следует ожидать, что геометрические соотношения, обеспечиваю­ щие заданную (или наименьшую) величину времени трогаиия, будут зависеть от требований, предъявляемых к электромагниту. Поэтому исследование влияния соотношении размеров на целесообразно проводить при определенных условиях. В данном случае такие

Р5

исследования выполнены для заданных величин: а) мощности, рас­ сеиваемой теплоотдающеіі поверхностью обмотки в стационарном режиме; б) объема, занимаемого обмоточным проводом; в) устано­ вившегося значения н. с.; г) площади обмоточного пространства электромагнита.

Значения мощности Я, объема КПр, и. с. Iw и обмоточного про­ странства 5окна, выраженные в относительной (безразмерной) фор­ ме, приняты в виде

Исследованию подвергались электромагниты с втяжным и внешним поворотным якорем.

ностью результаты, полученные при исследовании рассматриваемого вопроса, однако наиболее типичные зависимости, характеризующие влияние геометрических соотношений на время трогания, показаны ниже в виде графиков (рис. 44—49).

96

г= (0,8ч-1,0)и.

(рис. 50). При больших значе­

ниях X его увеличение слабо влияет па величину т*ТрПри этом возрастание заданных значений Р* и Ію* влечет за собой увеличе­ ние т*Тр при Лг<3. При значениях Л'>3 влияние Р* н Iw* стано­ вится слабо выраженным п может не учитываться.