Порівняння статичних тягових характеристик електромагнітів постійного і змінного струму
Для електромагнітів постійного і змінного струму з двома робочими зазорами сила може бути розрахована по формулі Максвела:
,
або
.
Якщо площі полюсів електромагнітів однакові і максимальні значення індукції в робочих зазорах однакові, то максимальне значення сили в електромагніті змінного струму дорівнює силі, що розвивається електромагнітом постійного струму. Оскільки середнє значення сили при змінному струмі Рcеp рівне Рm/2, то середня сила, що розвивається електромагнітом змінного струму, в 2 рази менша сили, що розвивається електромагнітом постійного струму. Таким чином, при тій же витраті сталі електромагніт постійного струму розвиває в 2 рази більше зусилля, ніж електромагніт змінного струму.
Недоліком електромагнітів змінного струму є і вібрація якоря. Застосування короткозамкнутого витка для зменшення вібрацій призводить до зниження середнього значення тягової сили.
Із зростанням зазору сила змінюється обернено пропорційно до квадрату зазору. У зв'язку з цим клапанний електромагніт постійного струму або має малий робочий хід якоря, щоб розвинути велику силу, або обмотка повинна мати велику МРС, щоб створити необхідний потік при великому опорі повітряного зазору. У електромагніті змінного струму середня сила в 2 рази менша, ніж у електромагніту постійного струму при тому ж значенні індукції. Проте із зростанням зазору, з одного боку, росте магнітний опір робочого зазору, з іншої — росте струм в обмотці, так що потік в робочому зазорі падає тільки за рахунок активного падіння напруги в обмотці. Таким чином, електромагніт змінного струму ніби має автоматичне форсування. При більшому зазорі створюється велика МРС обмотки, яка забезпечує необхідний потік в робочому зазорі. У зв'язку з цим електромагніти змінного струму можуть працювати при відносно великому ході якоря.
Контрольні запитання
Що називають статичною тяговою характеристикою електромагніта?
Як визначити тягове зусилля електромагніта постійного струму?
За яких умов для визначення тягового зусилля електромагніта можна скористатися формулою Максвела?
З якою частотою по відношенню до частоти мережі живлення змінюється зусилля притягання електромагніта змінного струму?
З якою метою в електромагнітах змінного струму використовують короткозамкнений виток?
Чому короткозамкнений виток з чисто активним опором в схемі заміщення представляють реактивним магнітним опором?
Як визначити амплітуду змінної складової зусилля електромагніта змінного струму у системі з екранованим полюсом? Які заходи при проектуванні електромагнітів змінного струму приймають для зменшення амплітуди цієї складової зусилля?
Які переваги і недоліки мають електромагніти постійного струму у порівнянні з електромагнітами змінного струму?