5.9. Постоянные магниты.

Представлют собой металл, который будучи однажды намагничен устойчиво сохраняет запасенную часть магнитной энергии. Поскольку м.д.с. не создается током, для этих магнитов характерно равенство:

[72]

– напряженности в зазоре и в стержне.

Магнитные материалы характеризуются кривой размагничивания B=f(-H), которая еще называется петлей гистерезиса, а также остаточной индукцией и коэрцитивной силой .

Различают магнито – твердые материалы, с широкой петлей (кр.2), малой и большой , из которых делают постоянные магниты: и магнито -мягкие (кр.1) для электромагнитов.

Запасенная энергия в постоянном магните прямо пропорциональна объему V тела магнита:

Рис. 28

[73]

- энергия в рабочем зазоре

Применяются мартенситовые сплавы – углеродистые, вольфрамовые; сплавы на основе железа – никеля – алюминия.

5.10. Механизмы электрических аппаратов.

Механизмы состоят из включающего устройства – привода и отключающей части – как правило пружин. В работе механизма есть две стадии движения: при отключении и при включении.

Собственное время включения аппарата состоит из времени трогания и времени движения. Требования: 1) Включающий механизм должен натянуть (сжать) пружину и сообщить такую скорость контактам, чтобы обеспечить необходимое время включения. 2) При включении на К.З. привод должен преодолевать электродинамические силы отталкивания.

Время отключения аппарата состоит из собственного времени отключения – с момента подачи сигнала на отключение до начала расхождения контактов, и времени дуги, которое зависит от скорости расхождения. Чем больше энергия запасенная в пружине при включении, тем больше скорость контактов: но тем мощнее должен быть привод, больше масса, габариты аппарата, стоимость. Поэтому скорость не должна быть больше такой, которая обеспечивает надежное отключение.

Ускорение которое получает контакт в процессе отключения определяется:

, [74]

t – время движения.

v – скорость движения.

- сила развиваемая пружиной.

m – масса механизма подвижного контакта

Требования к механизмам при отключении:

1. Механизм должен обеспечить необходимую скорость расхождения контактов по условию гашения дуги.

2. Должен иметь буферные устройства для плавной остановки в конце остановки.

3. Отключающий механизм должен надежно работать в самых тяжелых условиях.

4. Должен быть простым и легкодоступным для осмотры и ремонта.

Глава шестая. Электромагнитные усилители (МУ)

1. Общие сведения

Это бесконтактный электрический аппарат, в котором для усиления сигнала используется принцип управляемого индуктивного сопротивления.

Рис. 29

Рис. 30

2. Принцип действия дроссельного усилителя.

Магнитопровод имеет две обмотки: - рабочую (переменного тока), включенную в цепь нагрузки и - обмотку управления, на которую подается постоянный ток управления .

Когда цепь управления разомкнута ( ), индуктивное сопротивление обмотки равно (холостой ход):

[75]

где S – сечение, l – длина средней магнитной линии сердечника, - число витков рабочей обмотки.

В этом режиме холостого хода магнитопровод работает на прямолинейной части кривой намагничивания ( , ), когда индуктивность ( ) изменяется в широких пределах, а напряженность H, изменяется незначительно. При этом индуктивное сопротивление велико, значительно больше ; и ток мал.

При подаче тока в обмотку управления возникает м.д.с. , которая создает поток . Индукция и напряженность в сердечнике возрастают за счет постоянной составляющей ; и сердечник начинает работать в области насыщения по кривой намагничивания, когда индукция изменяется незначительно, а напряженность тем выше, чем больше насыщение. Индуктивное сопротивление резко уменьшается (это видно из формулы), ток возрастает до величины .

Для того чтобы переменный ток не трансформировался в цепь управления устанавливается балластный дроссель.

Характеристика управления МУ, при плавном изменении (восходящая). Для таких усилителей справедливо соотношение:

Рис.31

а) Рис. 32 б)

При отсутствии тока управления индукция изменяется по косинусоидальному закону. В рабочей обмотке протекает ток холостого хода (небольшой). При включении в положительный период происходит суммирование и B, индукция достигает насыщения (величина ) и практически какое-то время не изменяется ( ). На этом участке и появляется большой рабочий ток (б). Во втором полупериоде происходит размагничивание сердечника и протекает небольшой ток Х.Х.

Одной из характеристик МУ является кратность тока нагрузки к току холостого хода:

[76]

Чем меньше ток Х.Х., тем лучше усилитель, тем больше его K. В современных МУ величина K=10÷30. Ток Х.Х. тем меньше, чем больше , а тем больше, чем выше магнитная проницаемость материала ( ) и чем круче характеристика намагничивания (или чем резче выражено насыщение). Для МУ мощных применяют холоднокатанные стали марок Э310 – Э330 , для МУ малой мощности сплавы железа с никелем (пермаллой) 50НП (μ = 50÷80· ).