Parametre a charakteristiky elektromagnetov

Základné charakteristiky elektromagnetov

Najbežnejšie sú dynamické charakteristiky, ktoré zodpovedajú zmenám v n. c) elektromagnet v procese svojej práce v dôsledku pôsobenia EMF samoindukcie a pohybu, a tiež brať do úvahy trenie, tlmenie a zotrvačnosť pohyblivých častí.

Pre niektoré druhy elektromagnety (vysokorýchlostné elektromagnety, elektromagnetické vibrátory atď.) znalosť dynamických charakteristík je povinná, pretože len tie charakterizujú pracovný proces takýchto elektromagnetov. Získanie dynamických vlastností si však vyžaduje veľa výpočtovej práce. Preto sa v mnohých prípadoch, najmä keď nie je potrebné presné určenie času cesty, obmedzujú na vykazovanie statických charakteristík.

Statické charakteristiky získame, ak neberieme do úvahy vplyv na elektrický obvod zadného EMF vyskytujúci sa pri pohybe kotvy elektromagnetu, t.j. predpokladáme, že prúd v cievke elektromagnetu je nezmenený a rovný napríklad prevádzkovému prúdu.

Najdôležitejšie vlastnosti elektromagnetu z hľadiska jeho predbežného hodnotenia sú nasledovné:

1. Trakčná statická charakteristika elektromagnetu... Predstavuje závislosť elektromagnetickej sily od polohy kotvy alebo pracovnej medzery pre rôzne konštantné hodnoty napätia privádzaného do cievky alebo prúdu v cievke:

Fe = f (δ) pri U = konšt

alebo Fe = f (5) v I= konšt.

Ryža. 1. Typické typy elektromagnetických bremien: a — blokovací mechanizmus, b — pri zdvíhaní bremena, c — vo forme pružiny, d — vo forme série vstupných pružín, δn — počiatočná vôľa, δk je konečná odbavenie.

2. Charakteristika protichodných síl (zaťažení) elektromagnetu... Predstavuje závislosť protichodných síl (vo všeobecnom prípade redukovaných na miesto pôsobenia elektromagnetickej sily) na pracovnej medzere δ (obr. 1). ): Fn = f (δ)

Porovnanie opačných a trakčných charakteristík umožňuje vyvodiť záver (predbežne, bez zohľadnenia dynamiky) o prevádzkyschopnosti elektromagnetu.

Aby elektromagnet fungoval normálne, je potrebné, aby ťahová charakteristika v celom rozsahu zmien priebehu kotvy prechádzala nad opačnú a pre zreteľné uvoľnenie naopak musí ťahová charakteristika prechádzať nižšie. opačnú (obr. 2).

Ryža. 2. Ku koordinácii charakteristík aktívnych a protichodných síl

3. Záťažová charakteristika elektromagnetu... Táto charakteristika dáva do súvisu hodnotu elektromagnetickej sily a veľkosť napätia aplikovaného na cievku alebo prúdu v nej s pevnou polohou kotvy:

Fe = f (u) a Fe = f (i) v δ= konšt

4.Podmienečne užitočný pracovný elektromagnet... Je definovaný ako súčin elektromagnetickej sily zodpovedajúcej počiatočnej prevádzkovej medzere hodnotou zdvihu kotvy:

Wny = Fn (δn — δk) v Аz= konšt.

Hodnota podmienenej užitočnej práce pre daný elektromagnet je funkciou počiatočnej polohy kotvy a veľkosti prúdu v cievke elektromagnetu. Na obr. 3 je znázornená charakteristika statického trakčného elektromagnetu Fe = f (δ) a krivky Wny = Fn (δ). Stínovaná plocha je úmerná Wny pri tejto hodnote δn.

Ryža. 3… Podmienečne užitočná prevádzka elektromagnetu.

5. Mechanická účinnosť elektromagnetu — relatívna hodnota podmienenej užitočnej práce Wny v porovnaní s maximálnou možnou (zodpovedajúcou najväčšej zatienenej ploche) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Pri výpočte elektromagnetu je vhodné zvoliť jeho počiatočnú vôľu tak, aby elektromagnet dal maximálnu užitočnú prácu, t.j. δn zodpovedá Wp.ym (obr. 3).

6. Doba odozvy elektromagnetu — čas od momentu, kedy je signál privedený na cievku elektromagnetu až po prechod kotvy do konečnej polohy. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké, je to funkcia počiatočnej protiľahlej sily Fn:

TSp = f (Fn) pri U = konšt

7. Vykurovacia charakteristika je závislosť teploty ohrevu cievky elektromagnetu od trvania zapnutého stavu.

8. Q-faktor elektromagnetu definovaný ako pomer hmotnosti elektromagnetu k hodnote podmienenej užitočnej práce:

D = hmotnosť elektromagnetu / Wpu

9.Index ziskovosti, čo je pomer energie spotrebovanej cievkou elektromagnetu k hodnote podmienenej užitočnej práce:

E = spotrebovaný výkon / Wpu

Všetky tieto vlastnosti umožňujú stanoviť vhodnosť daného elektromagnetu pre určité podmienky jeho prevádzky.

Elektromagnetické parametre

Okrem vyššie uvedených charakteristík zvážime aj niektoré z hlavných parametrov elektromagnetov. Patria sem nasledujúce položky:

a) Výkon spotrebovaný elektromagnetom... Obmedzujúci výkon spotrebovaný elektromagnetom môže byť obmedzený tak veľkosťou povoleného ohrevu jeho cievky, ako aj v niektorých prípadoch výkonovými pomermi obvodu cievky elektromagnetu.

Pre výkonové elektromagnety je spravidla obmedzením jeho zahrievanie počas doby zapnutia. Preto je množstvo prípustného ohrevu a jeho správne započítanie rovnako dôležitými faktormi pri výpočte ako daná sila a zdvih kotvy.

Voľba racionálnej konštrukcie z magnetického a mechanického hľadiska, ako aj z hľadiska tepelných charakteristík, umožňuje za určitých podmienok získať dizajn s minimálnymi rozmermi a hmotnosťou, a teda aj najnižšou cenou. K zvýšeniu efektivity konštrukcie prispieva aj použitie pokročilejších magnetických materiálov a drôtov vinutia.

V niektorých prípadoch sú elektromagnety (napr relé, regulátory a pod.) sú navrhnuté na základe dosiahnutia maximálneho úsilia, t.j. minimálna spotreba energie pre danú užitočnú prevádzku. Takéto elektromagnety sa vyznačujú relatívne malými elektromagnetickými silami a nárazmi a ľahkými pohyblivými časťami.Ohrev ich vinutia je oveľa nižší, ako je prípustné.

Teoreticky môže byť výkon spotrebovaný elektromagnetom ľubovoľne znížený zodpovedajúcim zväčšením veľkosti jeho cievky. Prakticky je toto obmedzenie vytvorené zväčšujúcou sa dĺžkou priemerného závitu cievky a dĺžkou stredovej čiary magnetickej indukcie, čo má za následok, že zväčšovanie veľkosti elektromagnetu sa stáva neefektívnym.

b) Bezpečnostný faktor... Vo väčšine prípadov n. v. iniciáciu možno považovať za rovnú n. c) ovládanie elektromagnetu.

Vzťah n. c) zodpovedajúca stacionárnej hodnote prúdu, k n. s aktiváciou (kritická N.S.) (pozri obr. 2) sa nazýva bezpečnostný faktor:

ks = Azv / AzSr

Bezpečnostný faktor elektromagnetu sa podľa podmienok spoľahlivosti volí vždy viac ako jeden.

v) Parameter spúšťača je minimálna hodnota n. c) prúd alebo napätie, pri ktorom je elektromagnet aktivovaný (pohyb kotvy z δn na δDa se).

G) Parameter uvoľnenia — maximálna hodnota n, resp. s, prúd alebo napätie, pri ktorom sa kotva elektromagnetu vráti do pôvodnej polohy.

e) Percento návratu... Pomer n.c, pri ktorom sa kotva vráti do svojej pôvodnej polohy, k n. c) aktivácia sa nazýva koeficient návratnosti elektromagnetu: kv = Азv / АзСр

Pre neutrálne elektromagnety sú hodnoty koeficientu návratnosti vždy menšie ako jedna a pre rôzne konštrukcie môžu byť od 0,1 do 0,9. Zároveň je rovnako ťažké dosiahnuť hodnoty blízke obom limitom.

Koeficient návratnosti má najväčší význam, keď je opačná charakteristika čo najbližšie k ťahovej charakteristike elektromagnetu. Zníženie zdvihu solenoidu tiež zvyšuje rýchlosť návratu.