1.8. Определение времени трогания электромагнита

Время срабатывания электромагнита постоянного тока состоит из времени трогания и времени движения (t_ср = t_тр + t_дв). Для обычных электромагнитов t_тр  t_дв, поэтому ориентировочную оценку времени срабатывания электромагнита можно сделать по времени трогания.

При начальном положении якоря _н магнитная цепь электромагнита ненасыщена, тогда

(32)

где

_И = L_И i = w² G _экв  i, (33)

G _экв – эквивалентная проводимость электромагнита при _н.

Для клапанных электромагнитов, если обмотка расположена на сердечнике

если обмотка на основании G_экв = G_ + g_s l.

Для втяжных электромагнитов

У равнение (32) решаем относительно тока

(34)

Здесь

(35)

Движение якоря от начального положения _н начнется с момента, когда сила тяги электромагнита станет больше суммарной противодействующей силы F _э  F’_пн. Электромагнитная сила , при которой начинается движение якоря, называется силой трогания F _{э тр,} а соответственно ток, создающий эту силу, – током трогания I_тр .

Зависимость силы тяги электромагнита и противодействующей силы от зазора для электромагнитов постоянного тока показана на (рис. 6).

Если в уравнение (34) подставить величину тока трогания, то время трогания t_тр будет равно

( 36)

где

(37)

коэффициент запаса.

2.Проектирование электромагнита постоянного тока

2.1. Исходные параметры проектирования

Выбор типа магнитной цепи электромагнита зависит от многих факторов:

1. характера тяговой характеристики, зависящей от назначения электрического аппарата;

2. вида противодействующей характеристики;

3. величины коэффициента возврата k _в;

4. величины времени срабатывания или отпускания;

5. величины потребляемой мощности и т.д.

В основном выбор типа магнитной цепи зависит от заданных при проектировании электромагнита параметров.

Данное пособие дает методику проектирования электромагнитного механизма при слудующих заданных параметрах:

а) начальное тяговое усилие F _эн,Н;

б) ход якоря  _н, см;

в) температура окружающей среды  _0, ⁰С;

г) напряжение обмотки электромагнита, U, В;

д) режим включения обмотки (ПВ) – длительный, кратковременный или повторно-кратковременный;

е) материал магнитопровода.

2.2. Выбор типа магнитной цепи

Выбор типа магнтиной цепи электромагнита желательно сделать таким, чтобы масса и габаритные размеры его были минимальными. На основе расчетов и экспериментов получены рекомендации для выбора типа электромагнита (при полезной работе порядка 12Дж) по величине

к онстуктивного показателя П_w который определяется как

(38)

Здесь _н – начальный зазор, см;

F _эн – электромагнитная сила при _н, Н.

В табл. 5 даны значения П_К для разрядных электромагитов.

Исходные данные на курсовой проект, позволяют вычислить П_К и выбирать тип магнитопровода [2, 4, 5].

Согласно формуле Максвелла (29), сила тяги электромагнита пропорциональна сечению сердечника. Воздушный зазор пропорционален осевой длине электромагнита, тогда из уравнения (38) получим

(39)

где d – диаметр сердечника электромагнита;

l – его длина.

Уравнение (39) показывает, что конструктивный показатель П_К про-порционален отношению габаритных размеров электромагнита.

Зависимости начальной индукции от отношения показаны на рис. 7,а, б, в, г. , и для соответствующего типа электромагнита (ЭМ) определяют оптимальные соотношения (между длиной и высотой катушки) и величину магнитной индукции при начальном зазоре В_н.

Магнитопроводы электромагнитов постоянного тока изготавливают из магнитомягкого материала, наиболее часто применяются стали марки Э и 10, кривые их намагничивания даны на рис. 3.