1.3.6. Сравнение статических тяговых характеристик электромагнитов постоянного и переменного тока

Если площади полюсов одинаковы, и одинаковы максимальные значения индукции в рабочем зазоре, то максимальное значение силы в электромагните переменного тока (1.3.8) равно силе, развиваемой электромагнитом постоянного тока (1.3.5) то есть . Так как по формуле (1.3.11) имеем:

,

то при той же затрате стали электромагнит постоянного тока развивает в 2 раза большее усилие, чем электромагнит переменного тока.

1.3.7. Устранение вибрации якоря электромагнита переменного тока

В

Рис. 1.3.4. Полюс с короткозамкнутым витком

определенные моменты времени (рис. 1.3.3) сила противодействующей пружины (или механизма)становится >(силы электромагнита). () и якорь отрывается от сердечника, когда– притягивается, то есть якорь будет вибрировать.

Для устранения вибрации на большую часть полюса устанавливают короткозамкнутый виток (рис. 1.3.4). Благодаря наличию короткозамкнутого витка поток отстает по фазе относительнона угол. Каждый из потоков под своей частью полюса создает свою силуи:

; (1.3.13)

. (1.3.14)

Результирующая сила, действующая на якорь равна сумме сил F₁ и .F₂:

. (1.3.15)

Амплитуду переменной составляющей определим из векторной диаграммы (рис. 1.3.5):

Рис. 1.3.5. Векторная диаграмма

тяговых усилий

(при ) получим:

. (1.3.16)

Электромагниты проектируются так, чтобы магнитная сила , развиваемая электромагнитом (рис. 1.3.6) соответствовала выражению:

(1.3.17)

Чем меньше , тем меньше пульсации. Из уравненияприи. Однако эти условия выполнить невозможно:

Рис. 1.3.6. Изменение тяговых усилий

. (1.3.18)

где – круговая частота питающего напряжения; – омическое сопротивление короткозамкнутого витка; – магнитное сопротивление воздушного зазора под частью полюса, охваченного короткозамкнутым витком. Чем больше зазор, тем больше магнитное сопротивление части воздушного зазораи меньше угол, а если, то уголи сдвига фаз между магнитными потокамиине будет, поэтому полюса шлифуют.

Выбор параметров производят из соотношений:

где м. В 3х фазных электромагните, но в каждой катушке сила, изменяясь проходит через 0 и возникает перекатывание якоря, вибрация.

1.3.8. Время срабатывания и отключения электромагнита и способы изменения его быстродействия

Время срабатывания электромагнита:

, (1.3.19)

где – время трогания, измеряемое от момента подачи до начала движения якоря;– время движения подвижной системы электромагнита.

При т.к., тогда уравнение баланса напряжений на катушке электромагнита:

(1.3.20)

Решая уравнение (1.3.20), получим:

(1.3.21)

Основную часть времени составляет.

Основные способы изменения быстродействия .

1-й способ:

.

Обе кривые в начале координат имеют общую касательную (рис. 1.3.7), так как

Рис. 1.3.7. Переходные процессы

не зависит от и тогда

.

Однако при уменьшении величины сопротивления , увеличивается установившееся значение тока, а величина натурального логарифма:

,

при этом уменьшается быстрее, чем растет .

Чем меньше активное сопротивление цепи, тем быстрее будут срабатывать электромагниты при этом способе управления.

2-й способ:

.

При – обмотка может сгореть.

3-й способ:

Чтобы не сгорела обмотка при увеличении напряжения можно включать добавочные сопротивления, так чтобы величина установившегося тока (рис. 1.3.8) была постоянной, тогда, аи.

Рис.1.3.8.Переходные процессы.

При данном способе управления обмоткой электромагнита получаем

.

4-й способ:

Увеличить натяжение противодействующей пружины:

.

5-й способ:

Магнитопровод (весь) охватывает короткозамкнутая обмотка (или гильза). В ней наводится , протекает токи создается магнитный поток, который препятствует нарастанию основного потока и время трогания увеличивается.

Время отключения электромагнита составляет , где- время спадания магнитного потока до величины потока отпускания.

Практически все рассмотренные способы изменения быстродействия могут быть применены и при отключении электромагнита.

При отключении без короткозамкнутой обмотки на магнитопроводе обычно , с короткозамкнутой обмоткой магнитная постоянная спадания потокаможет достигать большой величины, так как величина зазорав первоначальном включенном состоянии очень мала, магнитная проводимость– велика, индуктивность– велика иможет обеспечиваться до 10 с. Другими словами спадание магнитного потока определяется процессом затухания тока катушки электромагнита. При спадании магнитного потока в короткозамкнутой обмотке наводится ЭДС и возникает ток, направленный так, что поток, создаваемый короткозамкнутой обмоткой, препятствует уменьшению общего магнитного потока в системе. Замедленное спадание потока создает выдержку времени при отпускании.

При остаточный поток может создать силу больше противодействующего усилияи произойдет залипание якоря. Для его устранения в зазоре ставится немагнитная прокладка, снижающая величину остаточного потока.