9. Тяговые силы в электромагнитах: расчет для электромагнита постоянного тока, статическая тяговая характеристика.

Расчет силы тяги электромагнита постоянного тока.

Средняя сила тяги на ходе якоря от δ₁ до δ₂

где Δx — перемещение якоря, а Δδ — изменение зазора.

Таким образом, тяговая сила, развиваемая на ходе яко­ря Δх, равна работе, совершенной электромагнитом, делен­ной на это перемещение Δх. Если перейти на бесконечномалое изменение зазора dx и учесть, что х = δ₁ - δ и dx = - dδ , получим

Р=-dA₃ /dδ

Сила тяги Р действует в сторону уменьшения зазора. Очевидно, что для каждого элементарного перемещения якоря можно определить свое значение A₃ и найти среднюю силу тяги, развиваемую на данном участке хода якоря. Если при перемещении якоря ток в обмотке можно счи­тать неизменным и равным I, то функции ψ(i) для различных за­зоров представляются кривыми .

З ависимости тяговой силы электромагнита от рабочего зазо­ра при неизменном токе в обмот­ке называется статической тяговой характеристи­кой электромагнита. Ес­ли в электромагните вместо ли­нейного перемещения якоря пре­дусмотрен его поворот, то под ста­тической тяговой характеристи­кой понимается зависимость мо­мента М на якоре от угла его поворота α, снятая при не­изменном токе в обмотке.

Для зазора δ_1СР = (δ₁ + δ₂)/2 силу тяги можно найти как

Рис. 5.17. Зависимость ψ(i) при неизменном I_у в обмотке

Аналогично для зазора δ_2СР = (δ₂ + δ₃)/2

Для снятия статической характеристики в рабочий за­зор электромагнита ставится немагнитная прокладка, пос­ле чего к электромагниту подводится напряжение. С помо­щью динамометра постепенно увеличивается противодей­ствующая сила до тех пор, пока якорь не оторвется от сердечника. Эта сила в момент отрыва будет равна стати­ческой силе тяги при зазоре, равном толщине прокладки. После этого меняют толщину прокладки и опыт повторяют при новом значении рабочего зазора. Сила тяги, развиваемая электромагнитом, может быть рассчитана с помощью формулы Максвелла. Если поле в рабочем зазоре равномерно и полюсы ненасыщенны , то для электромагнита с одним рабочим |зазором формула Максвелла имеет вид

B_δ и Ф_δ — индукция, Тл, и магнитный поток, Вб, в рабочем зазоре; S — площадь полюса, м².

Если клапанный электромагнит имеет два рабочих зазора при том же значении Ф_δ магнитного потока в зазоре, то сила тяги удваивается:

45. Тепловые реле: принцип действия, зависимость тока срабатывания от температуры окружающей среды.

Для защиты энергетического оборудования от токовых перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом.

Биметаллический элемент состоит из двух пластин с различным коэффициентом линей­ного расширения ее. В месте прилегания друг к другу пла­стины жестко скреплены за счет проката в горячем состоя­нии, либо сваркой. Если такой элемент закрепить неподвиж­но и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону материала с меньшим α. Максимальный

прогиб элемента

Температура биметаллического элемента зависит от тем­пературы окружающей среды, с ростом которой ток сра­батывания реле уменьшается. Для номинальной темпера­туры вном окружающей среды (обычно 40 °С) на основа­нии можно записать

I²_ср.ном = α(Θ_ср — Θ_ном).

где I²_ср.ном — ток срабатывания реле при номинальной тем­пературе Θ_ном ; α—конструктивный параметр, зависящий от размеров, материала и коэффициента теплоотдачи биме­таллического элемента; Θ_ср — температура биметаллическо­го элемента, при которой срабатывает реле. При температуре, отличной от номинальной,

I_ср = α(Θ_ср — Θ).

Воспользовавшись этим выражением получим

При температуре окружающей среды, сильно отличающейся от номинальной, необходимы либо дополнительная (плавная) регулировка реле, либо подбор нагревательного элемента с учетом этой температуры. Тепловое реле желательно располагать в одном помещении с защищаемым объектом.