Parametrii și caracteristicile electromagneților

Caracteristicile de bază ale electromagneților

Cele mai frecvente sunt caracteristicile dinamice care explică modificările în n. c. electromagnetul în procesul de lucru datorită acțiunii EMF de auto-inducție și mișcare și, de asemenea, ia în considerare frecarea, amortizarea și inerția pieselor în mișcare.

Pentru unele specii electromagneti (electromagneți de mare viteză, vibratoare electromagnetice etc.) cunoașterea caracteristicilor dinamice este obligatorie, deoarece numai acestea caracterizează procesul de lucru al unor astfel de electromagneți. Cu toate acestea, obținerea de caracteristici dinamice necesită multă muncă de calcul. Prin urmare, în multe cazuri, mai ales când nu este necesară determinarea precisă a timpului de călătorie, acestea sunt limitate la raportarea caracteristicilor statice.

Caracteristicile statice se obțin dacă nu ținem cont de efectul asupra circuitului electric al EMF din spate care apare în timpul mișcării armăturii electromagnetului, adică. presupunem că curentul din bobina electromagnetului este neschimbat și egal, de exemplu, cu curentul de funcționare.

Cele mai importante caracteristici ale electromagnetului din punctul de vedere al evaluării sale preliminare sunt următoarele:

1. Caracteristica statică de tracțiune a electromagnetului... Reprezintă dependența forței electromagnetice de poziția armăturii sau a decalajului de lucru pentru diferite valori constante ale tensiunii furnizate bobinei sau curentului din bobină:

Fe = f (δ) la U = const

sau Fe = f (δ)in I= const.

Orez. 1. Tipuri tipice de sarcini electromagnetice: a — mecanism de blocare, b — la ridicarea unei sarcini, c — sub formă de arc, d — sub forma unei serii de arcuri de intrare, δn — jocul inițial, δk este finalul clearance-ul.

2. Caracteristică forțelor opuse (sarcină) electromagnetului... Reprezintă dependența forțelor opuse (în cazul general, reduse la punctul de aplicare a forței electromagnetice) de ecartul de lucru δ (Fig. 1). ): Fn = f (δ)

Compararea caracteristicilor opuse și de tracțiune face posibilă tragerea unei concluzii (în mod preliminar, fără a ține cont de dinamică) despre operabilitatea electromagnetului.

Pentru ca electromagnetul să funcționeze normal, este necesar ca caracteristica de tracțiune în întreaga gamă de modificări în cursul armăturii să treacă peste cea opusă, iar pentru o eliberare clară, dimpotrivă, caracteristica de tracțiune trebuie să treacă mai jos. cel opus (fig. 2).

Orez. 2. Spre coordonarea caracteristicilor fortelor active si opuse

3. Caracteristica de sarcină a electromagnetului... Această caracteristică raportează valoarea forței electromagnetice și mărimea tensiunii aplicate bobinei sau curentului din aceasta cu o poziție fixă ​​a armăturii:

Fe = f (u) și Fe = f (i) în δ= const

4.Electromagnet de lucru util condiționat... Este definit ca produsul forței electromagnetice corespunzătoare intervalului de funcționare inițial cu valoarea cursei armăturii:

Wny = Fn (δn — δk) în Аz= const.

Valoarea lucrului util condiționat pentru un electromagnet dat este o funcție de poziția inițială a armăturii și de mărimea curentului din bobina electromagnetului. În fig. 3 prezintă caracteristica electromagnetului de tracțiune statică Fe = f (δ) și curba Wny = Fn (δ). Zona umbrită este proporțională cu Wny la această valoare a lui δn.

Orez. 3... Funcționarea utilă condiționat a unui electromagnet.

5. Eficiența mecanică a unui electromagnet — valoarea relativă a lucrului util condiționat Wny față de maximul posibil (corespunzător celei mai mari zone umbrite) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

La calcularea unui electromagnet, este recomandabil să alegeți jocul său inițial în așa fel încât electromagnetul să ofere lucrul util maxim, adică. δn corespunde cu Wp.ym (Fig. 3).

6. Timpul de răspuns al unui electromagnet — timpul din momentul în care semnalul este aplicat bobinei electromagnetului până la trecerea armăturii în poziția sa finală. Toate celelalte lucruri fiind egale, aceasta este o funcție a forței opuse inițiale Fn:

TSp = f (Fn) la U = const

7. Caracteristica de încălzire este dependența temperaturii de încălzire a bobinei electromagnetului de durata stării de pornire.

8. Factorul Q al unui electromagnet, definit ca raportul dintre masa electromagnetului și valoarea lucrului util condiționat:

D = masa electromagnetului / Wpu

9.Indicele de rentabilitate, care este raportul dintre puterea consumată de bobina electromagnetului și valoarea muncii utile condiționate:

E = puterea consumată / Wpu

Toate aceste caracteristici fac posibilă stabilirea adecvării unui anumit electromagnet pentru anumite condiții de funcționare a acestuia.

Parametrii electromagnetici

Pe lângă caracteristicile enumerate mai sus, vom lua în considerare și câțiva dintre principalii parametri ai electromagneților. Acestea includ următoarele:

a) Puterea consumată de electromagnet... Puterea limitatoare consumată de un electromagnet poate fi limitată atât de cantitatea de încălzire admisă a bobinei acestuia, cât și în unele cazuri de condițiile de putere a circuitului bobinei electromagnetului.

Pentru electromagneții de putere, de regulă, limitarea este încălzirea acestuia în timpul perioadei de pornire. Prin urmare, cantitatea de încălzire admisă și contabilizarea corectă a acesteia sunt factori la fel de importanți în calcul precum forța și cursa date a armăturii.

Alegerea unui design rațional, atât din punct de vedere magnetic și mecanic, cât și din punct de vedere al caracteristicilor termice, face posibilă, în anumite condiții, obținerea unui design cu dimensiuni și greutate minime și, în consecință, cel mai mic preț. Utilizarea de materiale magnetice mai avansate și fire de înfășurare contribuie, de asemenea, la creșterea eficienței designului.

În unele cazuri, electromagneții (pentru releu, regulatoare etc.) sunt proiectate pe baza realizării unui efort maxim, adică. consumul minim de energie pentru o anumită operațiune utilă. Astfel de electromagneți sunt caracterizați de forțe și șocuri electromagnetice relativ mici și de părți ușoare în mișcare.Încălzirea înfășurărilor lor este mult mai mică decât este permisă.

Teoretic, puterea consumată de un electromagnet poate fi redusă în mod arbitrar prin creșterea corespunzătoare a dimensiunii bobinei acestuia. Practic, limita acestui lucru este creată de creșterea lungimii turei medii a bobinei și a lungimii liniei centrale a inducției magnetice, astfel încât creșterea dimensiunii electromagnetului devine ineficientă.

b) Factorul de siguranță... În majoritatea cazurilor n. v. iniţierea poate fi considerată egală cu n. c. actionarea unui electromagnet.

Relația lui n. c. corespunzător valorii staţionare a curentului, k n. cu acționare (N.S. critică) (vezi Fig. 2) se numește factor de siguranță:

ks = Azv / AzSr

Factorul de siguranță al unui electromagnet, în funcție de condițiile de fiabilitate, este întotdeauna ales mai mult decât unul.

v) Un parametru de declanșare este valoarea minimă a lui n. c. curent sau tensiune la care este acţionat electromagnetul (deplasarea armăturii de la δn la δDa se).

G) Parametrul de eliberare — valoarea maximă a lui n, respectiv. s, curent sau tensiune la care armătura electromagnetului revine în poziția inițială.

e) Procentul de retur... Raportul dintre n.c la care armătura revine la poziția inițială, la n. c. acționarea se numește coeficientul de întoarcere al electromagnetului: kv = Азv / АзСр

Pentru electromagneții neutri, valorile coeficientului de retur sunt întotdeauna mai mici de unu, iar pentru diferite modele pot fi de la 0,1 la 0,9. În același timp, atingerea unor valori apropiate de ambele limite este la fel de dificilă.

Coeficientul de întoarcere este de cea mai mare importanță atunci când caracteristica opusă este cât mai apropiată de caracteristica de tracțiune a electromagnetului. Scăderea cursei solenoidului crește și rata de retur.