Главные свойства электромагнитов

Более общими являются динамические свойства, которые учитывают конфигурации н. с. электромагнита в процессе его срабатывания за счет деяния ЭДС самоиндукции и движения, также учитывают трение, демпфирование и инерцию подвижных частей.

Для неких типов электромагнитов (быстродействующие электромагниты, электрические вибраторы и т. п.) познание динамических черт является неотклонимым, потому что только они охарактеризовывают рабочий процесс таких электромагнитов. Но получение динамических черт связано с большой вычислительной работой. Потому в почти всех случаях, в особенности когда не требуется четкого определения времени движения, ограничиваются рассмотрением статических черт.

Статические свойства получаются, если не учесть воздействия на электронную цепь противо-ЭДС, возникающей в процессе движения якоря электромагнита, т. е. считать, что ток в обмотке электромагнита неизменен и равен, к примеру току срабатывания.

Важными чертами электромагнита исходя из убеждений его подготовительной оценки являются последующие:

1. Тяговая статическая черта электромагнита. Она представляет собой зависимость электрической силы от положения якоря либо рабочего зазора для разных неизменных значений напряжения, подведенного к обмотке, либо тока в обмотке:

Fэ = f (δ) при U= const

либо Fэ = f (δ)при I= const.

2. Черта противодействующих усилий (нагрузка) электромагнита. Она представляет собой зависимость противодействующих сил (в общем случае приведенных к точке приложения электрической силы) от рабочего зазора δ (рис. 1): Fп = f (δ)

Сравнение противодействующей и тяговой черт дает возможность сделать заключение (предварительное, без учета динамики) о работоспособности электромагнита.

Для того чтоб электромагнит нормально сработал, нужно, чтоб тяговая черта во всем спектре конфигураций хода якоря проходила выше противодействующей, а для точного отпускания, напротив, тяговая черта должна проходить ниже противодействующей (рис. 2).

Рис. 2. К согласованию черт действующих и противодействующих сил

3. Нагрузочная черта электромагнита. Эта черта связывает значение электрической силы и величину напряжения, подведенного к обмотке, либо тока в ней при фиксированном положении якоря:

Fэ = f (u) и Fэ = f (i) при δ= const

4. Условная нужная работа электромагнита. Она определяется как произведение электрической силы, соответственной исходному рабочему зазору, на величину хода якоря:

Wпу = Fн (δн — δк) при I= const.

Значение условной полезной работы для данного электромагнита является функцией исходного положения якоря и величины тока в обмотке электромагнита. На рис. 3 приведены статическая тяговая черта Fэ = f (δ) и кривая Wпу = Fн (δ) электромагнита. Заштрихованная площадь пропорциональна Wпу при данном значении δн.

Рис. 3. Условная нужная работа электромагнита.

5. Механическая эффективность электромагнита — относительная величина условной полезной работы Wпу по сопоставлению с очень вероятной (соответственной большей заштрихованной площади) Wп.y м:

ηмех= Wпу / Wп.y м

При расчете электромагнита лучше так выбирать его исходный зазор, чтоб электромагнит отдавал максимум полезной работы, т. е. чтоб δн соответствовал Wп.y м (рис. 3).

6. Время срабатывания электромагнита — время с момента подачи сигнала на обмотку электромагнита до перехода якоря в его конечное положение. При иных равных критериях оно является функцией исходной противодействующей силы Fп:

tср = f (Fп) при U = const

7. Черта нагрева представляет собой зависимость температуры нагрева обмотки электромагнита от длительности включенного состояния.

8. Показатель добротности электромагнита, определяемый как отношение массы электромагнита к величине условной полезной работы:

Д = масса электромагнита / Wпу

9. Показатель экономичности, являющийся отношением потребляемой обмоткой электромагнита мощности к величине условной полезной работы:

Э = потребляемая мощность / Wпу

Все эти свойства позволяют установить пригодность данного электромагнита к определенным условиям его работы.

Характеристики электромагнитов

Не считая вышеперечисленных черт, разглядим также некие из главных характеристик электромагнитов. К ним относятся последующие:

а) Мощность, потребляемая электромагнитом. Предельная мощность, потребляемая электромагнитом, может ограничиваться как величиной допустимого нагрева его обмотки, так в неких случаях и критериями питания цепи обмотки электромагнита.

Для силовых электромагнитов обычно, ограничением является его нагрев за период включенного состояния. Потому величина допустимого нагрева и ее верный учет являются при расчете такими же необходимыми факторами, как данная сила и ход якоря.

Выбор рациональной конструкции как в магнитном и механическом отношениях, так и в смысле термических черт позволяет при данных критериях получить конструкцию с наименьшими габаритами и массой, а как следует, и меньшей ценой. Применение более совершенных магнитных материалов и обмоточных проводов также содействует повышению эффективности конструкции.

В неких случаях электромагниты (для реле, регуляторов и пр.) проектируют из расчета получения наибольшего усилия, т. е. малого употребления мощности при данной полезной работе. Такие электромагниты характеризуются сравнимо маленькими электрическими силами и ходами и легкими подвижней частями. Нагрев их обмоток бывает существенно ниже допустимого.

На теоретическом уровне мощность, потребляемая электромагнитом, может быть сколь угодно снижена методом соответственного роста размеров его катушки. Фактически предел этому делают увеличивающаяся длина среднего витка обмотки и длина средней полосы магнитной индукции, вследствие чего повышение размеров электромагнита становится малоэффективным.

б) Коэффициент припаса. Почти всегда н. с. трогания можно считать равной н. с. срабатывания электромагнита.

Отношение н. с. соответственной установившемуся значению тока, к н. с. срабатывания (критичная н. с.) (см. рис. 2) носит заглавие коэффициента припаса:

kз = Iу / Iср

Коэффициент припаса электромагнита по условиям надежности всегда выбирается больше единицы.

в) Параметр срабатывания представляет собой малое значение н. с. тока либо напряжения, при котором происходит срабатывание электромагнита (перемещение якоря от δн до δк).

г) Параметр отпускания — соответственно наибольшее значение н. с, тока либо напряжения, при котором якорь электромагнитьавозвращается в свое начальное положение.

д) Коэффициент возврата. Отношение н. с, при ко торой происходит возврат якоря в первоначальное положение, к н. с. срабатывания именуется коэффициентом возврата электромагнита: kв = Iв / Iср

Для нейтральных электромагнитов значения коэффициента возврата всегда меньше единицы и для разных выполнений могут составлять от 0,1 до 0,9. При всем этом достижение величин, близких к обоим этим пределам, идиентично тяжело.

Коэффициент возврата имеет наибольшее значение при наивысшем приближении противодействующей свойства к тяговой характеристике электромагнита. Уменьшение хода электромагнита также увеличивает коэффициент возврата.