4.5. Вибрация якоря и устранение ее короткозамкнутым витком

В установившемся режиме переменного тока магнитный поток Ф(t) в электромагнитной системе изменяется по синусоидальному закону Ф(t)=Ф_msin ωt. Поэтому сила тяги F(t) , действующая на якорь, согласно (4.10), будет изменяться во времени:

,

где - амплитуда силы тяги, изменяющейся с удвоенной частотой 2ω по отношению к частоте ω=2πf питающей сети (рис. 4.6а).

Механическая передача с самовозвратом создает силу F_С , (рис. 4.6б), создаваемую (см. рис. 3.3) возвратной и контактной пружинами (F_С < 0). Под действием силы F_С якорь отрывается от сердечника в окрестностях моментов времени перехода магнитного потока Ф(t) через нулевые значения, когда абсолютное значение | F_С | > F . Под действием знакопеременной силы ΔF=F+ F_С =F - | F_С | якорь вибрирует с частотой 2f.

В электромагнитных системах переменного тока вибрация якоря устраняется при помощи короткозамкнутого витка (рис. 4.6г). Его изготавливают из меди или латуни (проводника тока) и устанавливают на полюс сердечника таким образом, чтобы он охватывал 70…80% его площади. Тогда переменный магнитный поток Ф разветвляется на поток Ф₁ , проходящий по неэкранированной части полюса, и поток Ф₂, проходящий через часть полюса, охваченную короткозамкнутым витком. Потоки Ф₁ и Ф₂ сдвинуты по фазе на угол φ (рис. 4.6в). В реальных системах угол φ составляет 50^о…80^о. Каждый из потоков Ф₁ , Ф₂ создает электромагнитную силу тяги, действующую на якорь. Суммарная сила F (рис. 4.6в) пульсирует, не достигая нулевых значений. Конструкция электромагнитной системы создается такой, чтобы в любой момент времени выполнялось условие F > |F_С|. Тем самым устраняется вибрация якоря при помощи короткозамкнутого витка. Максимальный эффект достигается при равенстве амплитуд потоков Ф₁ и Ф₂ .

4.6. Механическая характеристика электромагнитного привода

Механическая характеристика электромагнитного привода является общей механической характеристикой электромагнитной и контактной систем. Она отражает зависимость абсолютного значения суммарной силы сопротивления |F_Σ | перемещению якоря электромагнитной системы от величины зазора ρ между якорем и сердечником, как говорят, зависимость от хода якоря. Механическая характеристика является статической характеристикой привода.

В суммарную силу сопротивления F_Σ входят следующие составляющие:

сила трения F_Т ;

составляющая веса подвижной части системы F_В ;

сила возвратной пружины F_ПВ ;

сила контактной пружины F_ПК .

Механическая характеристика | F_Σ | , суммарная сила сопротивления F_Σ и ее составляющие как функции от хода якоря 0≤ ρ≤ ρ_max показаны на рис. 4.7.

Сила контактного нажатия F_ПК >0, создаваемая контактной пружиной, проявляется тогда, когда 0≤ ρ< ρ_Н - когда детали коммутирующего контакта находятся в соприкосновении (см. рис. 3.3).

Для нормальной работы ЭА требуется, чтобы тяговая характеристика F` (пунктирная линия на рис. 4.7) электромагнитной системы располагалась выше механической характеристики | F_Σ | при всех значениях зазора ρ от нуля до максимального значения ρ_max . При переменном токе это требование должно быть выполнено с учетом пульсаций электромагнитной силы тяги.