3. Зависимость тяговой характеристики от формы рабочего зазора и конфигурации магнитной цепи.

Характеристики могут меняться в широких пределах путем изменения формы полюсов и конструктивного исполнения магнитопроводов.

В броневых электромагнитах создается дополнительная сила за счет изменения потоков рассеивания при перемещении якоря, которые могут создавать до половины общего усилия.

Применяются, когда надо создать большие усилия и когда нужен большой ход. Причем начальное усилие создается за счет потоков рассеивания (в основном).

Поворотный П – образный электромагнит развивает большее усилие, т.к. имеет один зазор.

Энергетический баланс электромагнитов постоянного тока.

Напряжение источника уравновешиватся падением напряжения в обмотке iR и противо – Э.Д.С. самоиндукции.

, умножая на , получим:

[67]

где Ψ – потокосцепление к моменту времени t. Таким образом энергия, затраченная источником питания, идет на потери мощности в активном R и на создание магнитного поля.

Сила, развиваемая элетромагнитом постоянного тока, определяется по формуле Максвелла для одного зазора:

[68]

г де S – поперечное сечение полюса.

– магнитная проницаемость воздуха.

Подставляя и ;

Получим для двух зазоров

[69]

Сила, развиваемая электромагнитом, пропорциональна квадрату индукции, потока, м.д.с., колонию. При уменьшении зазора сила резко возрастает.

Рис. 22

Сила тяги электромагнита переменного тока

;

По формуле Максвелла, для системы с двумя зазорами

; [70]

Мгновенное значение силы равно:

[71]

Поскольку , то [72]

т.е. мгновенное значение силы пульсирует с двойной частотой.

Рис. 23

5.7. Трехфазные электромагниты.

При наличии трехфазного источника питания переменного тока для уменьшения вибрации используется естественный сдвиг потоков в этой системе. Сила, развиваемая каждым полюсом, равна:

; ;

Результатирующая сила, действующая на якорь, равна:

Т.е. сила действующая на якорь, во времени не меняется.

Однако все-таки, полностью вибрация не устраняется. При прохождении потока в полюсе через нуль, сила в нём тоже нуль.

Поскольку сила отрывающей пружины постоянна, то происходит перетягивании якоря, и возможна вибрация.

по отношению к частоте тока.

[73]

Для трехфазных электромагнитов . Для притяжения якоря нужно, чтобы было больше F натяжения пружины. Поскольку сила дважды доходит до нуля, пружина успевает оторвать якорь от сердечника. Затем F снова притягивает. Возникает вибрация, шум, с частотой 100 Гц.

Для устранения вибрации один из полюсов расщепляют, и на одну половину насаживают короткозамкнутый виток из меди или алюминия (рис. 24).

Рис.24

Благодаря наличию К.З. витка отстает от на угол φ. Каждый из потоков создает F₁ и F₂ сдвинутых на угол φ, результирующую силу F, равная сумме и , хоть и пульсирует по величине, но величины отрыва не достигает.

Сравнение тяговых характеристик электромагнитов постоянного и переменного тока.

Если одинаковы сечения, материалы, индукция и минимальные зазоры, то по формуле Максвелла . Поскольку , то электрический магнит переменного тока развивает силу в 2 раза меньшую, при одной и той же затрате стали. Однако с увеличением зазора сила у элекромагнита постоянного тока падает в квадрате, а у переменного с ростом зазора растет ток, м.д.с. поток падает незначительно, происходит как бы автоматическая форсировка. Поэтому электромагнит переменного тока выгодно применять при больших ходах якоря.