Электромеханические системы (ЭМС) / Конспект лекций по дисциплине Электромеханические системы / эл_мех03

12

Лекция № 3

Классификация электромеханических устройств индуктивного типа.

1.Принцип действия, особенности конструкции, области применения трансформаторов.

2.Принцип действия, особенности конструкции, области применения электромагнитов.

По виду сердечников 1.Шихтованные

Они изготавливаются из набора тонких пластин электротехнической стали, собираемых встык и внахлестку.

2.Ленточные – навиваются из тонкой ленты электротехнической стали или комплектуются из гнутых отрезков ленты.

3.Прессованные – изготавливаются из ферромагнитных порошковых материалов (ферриты).

По внешнему виду ленточный трансформатор отличается от шихтованных округлыми краями магнитопровода (рис. 1.10)

Рис. 1.10.

Ленточные сердечники обладают рядом преимуществ:

– имеют малые габариты и вес, т.к. лента может быть весьма тонкой;

13

–ленточный сердечник имеет направленную магнитную структуру, совпадающую с направлением магнитного потока:

–отсутствие воздушных зазоров.

Однако, имеется недостаток

– как правило сердечники изготавливаются неразъемными, что усложняет технологию намотки катушки.

По типу конструкции обмоток:

1.Цельные

2.Цельносекционированные (рис. 1.11а)

Высоковольтные Рис. 1.11.

3. Галетные (рис 1.11б)

По взаимному расположению обмоток на стержнях: 1. Концентрические обмотки

Они располагаются одна внутри другой, причем обмотка более низкого напряжения – ближе к стержню

Рис. 1.12. Рис. 1.13. 2. Чередующиеся Э (дисковые) (рис. 1.13)

Впаспортных табличках Т указываются следующие данные.

1)номинальная полная мощность

2)ном. линейные напряжения обмоток Uл.н. [B, KB]

3)ном. линейные токи Iл.н. [А]

4)ном. частота f [Гц]

5)число фаз m

6)схема соединения обмоток

7)напряжение короткого замыкания Uкз

8)режим работы (длительный, кратковременный)

9)способ охлаждения.

14

1.3.2. Электромеханические преобразователи с ограниченным перемещением подвижной части (электромагниты).

Электромагниты являются одним из наиболее распространенных видов преобразователей с ограниченным перемещением подвижной части, применяемых в пневматических, гидравлических и электромагнитных силовых системах управления.

По функциональному назначению электромагниты классифицируются согласно рис. 1.1.

Силовые электромагниты имеют достаточно большую мощность и движущий момент или усилие и предназначены для непосредственного исполнения команды управления.

Управляющие электромагниты изменяют положение распределительного устройства (например, открывают или закрывают клапан) в газовом или гидравлическом, исполнительном приводе.

К устройствам специального назначения относятся всевозможные датчики.

Принцип действия ЭМ основан на возникновении силы действующей на ферромагнитный элемент, помещенный в магнитное поле. Различают электромагниты поляризованные и нейтральные. В настоящем курсе рассматриваются ЭМ только постоянного тока.

А. Поляризованные ЭМ.

Для данной группы ЭМ характерно наличие двух магнитных потоков: поляризующего, постоянного по величине, и рабочего, изменяющегося в соответствии с сигналом управления.

В зависимости от вида источника поляризующего потока различают:

1.Поляризованные электромагниты (ПЭМ) с поляризацией от специальных обмоток.

2.ПЭМ с поляризацией от постоянных магнитов.

3.ПЭМ с поляризацией начальными токами усилителя мощности, формирующего сигнал управления на обмотке. В этом случае одна и таже

обмотка является обмоткой поляризации и управления.

U1,2 = U0 ± K у Ε (t)

U0 – постоянное напряжение

U1,2 – управляющее напряжение на двух обмотках Ε (t) – сигнал управления

U0 соответствует начальному току i0 усилителя мощности. Рассмотрим примеры конструкций ПЭМ:

ПЭМ со специальными обмотками поляризации

15

Рис. 1.14.

∆– рабочий зазор

∆т – технологический зазор

iпWп – намагничивающая сила i1W1 – обмотка управления Ф1 – рабочий поток Фп – поток поляризации

При включении обмоток поляризации якорь займет нейтральное положение (α = 0)

При воздействии внешних сил якорь может отклониться от нейтрали, но при снятии этих внешних сил он вновь займет нейтральное положение. Таким образом, обмотки поляризации выполняют здесь функцию электромагнитной пружины.

При включении i1W1 возникает рабочий управляющий поток Ф1. В одном из зазоров (например, в левом) Ф1 вычитается из Фп, а в другом (правом) суммируется с Фп. Тогда возникает электромагнитная сила, которая стремится привести якорь в такое положение чтобы сопротивление пути магнитных потоков было минимальным. Для рис. 1.14 якорь ЭМ отклонится вправо, в сторону зазора с большим потоком. Если изменить направление тока i1, то направление силы также изменится и якорь отклонится влево. Таким образом, в поляризованных электромагнитах направление возникающей электромагнитной силы зависит от полярности сигнала управления.

ПЭМ с постоянными магнитами Для магнита, изображенного на рис. 1.15 рабочий поток в правом зазоре

складывает с потоком подмагничивания, в левом – вычитается, поэтому якорь отклонится в правую сторону. Для магнита такой конструкции максимальный угол поворота якоря составляет не более 1,50.

17

Как отмечалось выше, для всех поляризованных электромагнитов характерны линейные статистические характеристики. Реальные характеристики отличаются от идеальной линейной функции за счет наличия гистерезиса материала и его насыщения (Мgmax 0,5 кГсм; iп =0,3 0,4 А; i1max =0,15 A)