Параметри і характеристики електромагнітів

До основних рис електромагнітів

Найбільш загальними є динамічні властивості, які враховують зміни н. с. електромагніту в процесі його спрацьовування за рахунок діяння ЕРС самоіндукції і руху, також враховують тертя, демпфірування і інерцію рухливих частин.

Для деяких типів електромагнітів (швидкодіючі електромагніти, електричні вібратори і т. П.) Пізнання динамічних характеристик є обов`язковим, тому що тільки вони характеризують робочий процес таких електромагнітів. Але отримання динамічних характеристик пов`язано з великою обчислювальною роботою. Тому в багатьох випадках, особливо коли не потрібно чіткого визначення часу руху, обмежуються розглядом статичних рис.

Статичні властивості виходять, а то й враховувати впливу на електронну ланцюг протидії ЕРС, що виникає в процесі руху якоря електромагніту, т. Е. Вважати, що струм в обмотці електромагніту незмінний і дорівнює, наприклад струму спрацьовування.

Важливими рисами електромагніту з точки зору його підготовчої оцінки є наступні:

1. Тяговий статична риса електромагніту. Вона являє собою залежність електричної сили від положення якоря або робочого зазору для різних незмінних значень напруги, підведеної до обмотки, або струму в обмотці:

Fе = f (δ) при U = const

або Fе = f (δ) при I = const.

2. Характеристика протидіючих зусиль (навантаження) електромагніту. Вона являє собою залежність протидіючих сил (в загальному випадку наведених до точки докладання електричної сили) від робочого зазору δ (рис. 1): Fп = f (δ)

Порівняння протидіє і тягової рис дає можливість зробити висновок (попереднє, без урахування динаміки) про працездатність електромагніту.

Для того щоб електромагніт нормально спрацював, потрібно, щоб тягова риса в усьому спектрі конфігурацій ходу якоря проходила вище протидіє, а для точного відпускання, навпаки, тягова риса повинна проходити нижче протидіє (рис. 2).

Мал. 2. До погодженням рис діючих і протидіючих сил

3. Здатність навантаження риса електромагніту. Ця риса пов`язує значення електричної сили і величину напруги, підведеної до обмотки, або струму в ній при фіксованому положенні якоря:

Fе = f (u) і Fе = f (i) при δ = const

4. Умовна потрібна робота електромагніту. Вона визначається як добуток електричної сили, відповідної вихідного робочого зазору, на величину ходу якоря:

Wпу = Fн (? Н - δк) при I = const.

Значення умовної корисної роботи для даного електромагніту є функцією вихідного положення якоря і величини струму в обмотці електромагніту. На рис. 3 наведені статична тягова риса Fе = f (δ) і крива Wпу = Fн (δ) електромагніту. Заштрихованная площа пропорційна Wпу при даному значенні? Н.

Мал. 3. Умовна потрібна робота електромагніту.

5. Механічна ефективність електромагніту - відносна величина умовної корисної роботи Wпу в порівнянні з максимально можливою (відповідної більшою заштрихованої площі) Wп.y м:

ηмех = Wпу / Wп.y м

При розрахунку електромагніта краще так вибирати його вихідний зазор, щоб електромагніт віддавав максимум корисної роботи, т. Е. Щоб? Н відповідав Wп.y м (рис. 3).

6. Час спрацьовування електромагніта - час з моменту подачі сигналу на обмотку електромагніту до переходу якоря в його кінцеве положення. За інших рівних умов воно є функцією вихідної протидіє сили Fп:

tср = f (Fп) при U = const

7. Характеристика нагріву є залежність температури нагрівання обмотки електромагніту від тривалості включеного стану.

8. Показник добротності електромагніту, який визначається як відношення маси електромагніту до величини умовної корисної роботи:

Д = маса електромагніта / Wпу

9. Показник економічності, що є відношенням споживаної обмоткою електромагніту потужності до величини умовної корисної роботи:

Е = зважена потужність / Wпу

Всі ці властивості дозволяють встановити придатність даного електромагніту до певних умов його роботи.

характеристики електромагнітів

Крім перерахованих вище рис, розглянемо також деякі з головних характеристик електромагнітів. До них відносяться наступні:

а) Потужність, споживана електромагнітом. Гранична потужність, споживана електромагнітом, може обмежуватися як величиною допустимого нагріву його обмотки, так в деяких випадках і критеріями харчування ланцюга обмотки електромагніту.

Для силових електромагнітів зазвичай, обмеженням є його нагрівання за період включеного стану. Тому величина допустимого нагріву і її вірний облік є при розрахунку такими ж важливими чинниками, як дана сила і хід якоря.

Вибір раціональної конструкції як в магнітному і механічному відносинах, так і в сенсі термічних рис дозволяє при даних умовах отримати конструкцію з найменшими габаритами і масою, а отже, і меншою ціною. Застосування більш досконалих магнітних матеріалів і обмотувальних проводів також сприяє підвищенню ефективності конструкції.

У деяких випадках електромагніти (для реле, регуляторів та ін.) Проектують з розрахунку отримання найбільшого зусилля, т. Е. Малого вживання потужності при даній корисній праці. Такі електромагніти характеризуються порівняно невеликими електричними силами і ходами і легкими подвижней частинами. Нагрівання їх обмоток буває істотно нижче допустимого.

На теоретичному рівні потужність, споживана електромагнітом, може бути як завгодно знижена методом відповідного збільшення обсягів його котушки. Фактично межа цього роблять збільшується довжина середнього витка обмотки і довжина середньої смуги магнітної індукції, внаслідок чого підвищення розмірів електромагніту стає малоефективним.

б) Коефіцієнт запасу. У більшості випадків н. с. зворушення можна вважати рівною н. с. спрацьовування електромагніту.

Ставлення н. с. відповідної сталому значенню струму, до н. с. спрацьовування (критична н. с.) (див. рис. 2) носить назву коефіцієнта запасу:

k з = Iу / Iср

Коефіцієнт запасу електромагніту за умовами надійності завжди вибирається більше одиниці.

в) Параметр спрацьовування є мінімальне значення н. с. струму або напруги, при якому відбувається спрацьовування електромагніта (переміщення якоря від? Н до δк).

г) Параметр відпускання - відповідно найбільше значення н. с, струму або напруги, при якому якір електромагнітьавозвращается свого початкове положення.

д) Коефіцієнт повернення. Ставлення н. с, при до торою відбувається повернення якоря в початкове положення, до н. с. спрацьовування називається коефіцієнтом повернення електромагніту: kв = Iв / Iср

Для нейтральних електромагнітів значення коефіцієнта повернення завжди менше одиниці і для різних виконань можуть становити від 0,1 до 0,9. При цьому досягнення величин, близьких до обох цих меж, однаково важко.

Коефіцієнт повернення має найбільше значення при найвищому наближенні протидіє властивості до тягової характеристиці електромагніту. Зменшення ходу електромагніту також збільшує коефіцієнт повернення.