Тяговая и механическая характеристики электромагнита



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Тяговая и механическая характеристики электромагнита



 

В соответствии со вторым законом Кирхгофа в любое мгновение переходного процесса при включении ЭМ выполняется следующее соотношение

 

 

где U — напряжение, подаваемое на зажимы обмотки (катушки) с числом витков w и активным сопротивлением R.

Умножив обе части этой формулы на Idt, получим уравнение энергетического баланса

 

 

где UIdt — электрическая энергия, поступившая в обмотку за время dt; I2dt — тепловые потери в активном сопротивлении; wIdФ — энергия, затраченная на создание магнитного поля ЭМ и механическую работу движения якоря.

После интегрирования приходим к выражению

 

 

где t, Ф — текущие координаты.

Известно, что ток в обмотке ЭМ, включенной на постоянное напряжение, нарастает по экспоненциальному закону. В некоторый момент времени он достигает значения тока трогания, которому соответствует точка 1 на рис. 15.3. В это мгновение якорь приходит в движение, в процессе которого рабочий зазор уменьшается, индуктивность обмотки растет и ток в ней падает до тех пор, пока якорь не притянется к сердечнику, чему соответствует точка 3. Во время движения якоря связь между Ф и wl определяется кривой 1 — 23. По окончании движения якоря ток опять начинает возрастать, достигая установившегося значения в точке 4.

 

Если якорь при срабатывании ЭМ находится в начальном положении и рабочий зазор δ максимален (δ = δН), то характеристика намагничивания при δ = δН = const имеет вид кривой 0 — 1 — 5 (см. кривую δН на рис. 15.3), а в конечном положении якоря, когда он полностью притянут и δ = δК = const — вид кривой 0134 (см. кривую δК на рис. 15.3). Значит, динамическая характеристика намагничивания Ф(wI) при срабатывании ЭМ состоит из участка 0 — 7 кривой δН, переходной кривой 1 — 2—3 во время движения якоря (δ = var) и участка 3—4 кривой δК.

Энергия W01234, представленная в последней формуле вторым членом ее правой части и равная энергии, поступившей из сети, в течение нарастания МДС от 0 до wIy при срабатывании ЭМ за вычетом тепловых потерь, пропорциональна площади, ограниченной кривой 0 — 7 — 2—3—4—Фу— 0.

Тяговой (или электромеханической) характеристикой ЭМ называют зависимость QT (δ) — тягового усилия от длины воздушного зазора при известном характере изменений тока обмотки и противодействующих усилий во время срабатывания.

Допустим, при подаче на обмотку напряжения трогания Uтрдвижение якоря ЭМ начинается по достижении током значения Iу и в процессе изменения длины зазора от начальной δН до конечной δК этот ток остается неизмененным. Для ЭМ последовательного включения это условие естественное. В ЭМ параллельного включения ток в обмотке неизменный, если в любое мгновение срабатывания тяговое и противодействующее усилия равны друг другу, т. е. якорь перемещается бесконечно медленно, и, следовательно, инерция подвижных частей не проявляется. Поэтому снятая при таких условиях тяговая характеристика является статической. Другими словами, статическая тяговая характеристика — это зависимость электромагнитного усилия, действующего на неподвижный якорь, от его положения, исчисляемого значением рабочего зазора, при неизменной МДС.

Под механической, или противодействующей, характеристикой ЭМ понимают зависимость QMex(δ) — результирующей силы сопротивления движению якоря, приложенной к нему и приведенной к рабочему зазору 5, от длины последнего (или момента сопротивления от угла поворота якоря).

Множество различных механических характеристик объясняется многообразием конструктивного исполнения и параметров механических элементов ЭМ.

Построение механических характеристик ЭМ и согласование их с тяговыми характеристиками производятся так же, как для реле.

 

Динамика электромагнита

 

Под инерционностью ЭМ понимают запаздывание перемещения якоря по сравнению с изменениями входного напряжения. Она определяется отставанием изменения тока в обмотке от изменения приложенного к ней напряжения и механической инерцией якоря и связанных с ним подвижных частей.

Динамические свойства ЭМ как элемента дискретного действия характеризуются двумя временными параметрами: временем срабатывания tсраб и временем отпускания tотп.

Время от подачи входного напряжения на зажимы обмотки ЭМ до полного притяжения якоря (δ = δК) называют временем срабатывания tcpaб, а время от снятия входного напряжения до возвращения якоря в начальное положение (δ = δН) — временем отпускания tотп.

Если ввести обозначения tтр и tт'р для времени трогания соответственно при срабатывании (время от подачи входного напряжения U до начала движения, трогания якоря) и отпускании (от снятия U до начала движения якоря), можно записать:

 

 

где tдв, t’дв — время движения якоря соответственно от δН до δК, и наоборот.

Значения tcpa6 и tОТП обычно равны 0,05...0,15 с для ЭМ нормального быстродействия.

Увеличить или уменьшить tсраб и tотп можно конструктивными и схемными способами. Конструктивные способы увеличения и уменьшения быстродействия ЭМ заключаются в следующем.

Снижение tсраб и tomп достигается уменьшением вихревых токов в магнитопроводе и хода якоря, равного δН - δК; выбором достаточно большого коэффициента запаса при срабатывании kзсрлб = Iуст/Iсраб (чем больше Kз.сраб, тем надежнее удерживается якорь в притянутом положении); оптимизацией размеров обмотки и другими методами.

 

 

Увеличение tсраб и tотп осуществляется с помощью электромагнитных, механических, пневматических и гидравлических демпферов, присоединяемых к якорю.

Электромагнитные демпферы выполняют в виде конструктивных элементов, изготовленных из электропроводящего материала и помещенных в магнитное поле (например, в счетчике электроэнергии в поле постоянного магнита вращающийся алюминиевый диск). Если требуется получить fcpa6 и tmn порядка одной или нескольких секунд, то прибегают к экранированию: на сердечнике размещают медную втулку, охватывающую все его сечение; возникающий при движении якоря ток экрана замедляет нарастание и спадание потока в магнитопроводе.

На рис. 15.4 показаны некоторые схемные способы изменения tсраб и tотп. Приведенные схемы обеспечивают стабильное снижение tсраб нормальных по быстродействию ЭМ до нескольких миллисекунд или увеличение их tотп до нескольких секунд.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; просмотров: 464; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.80.173.217 (0.005 с.)