Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов и ярма


www.skif.biz

Альтернативные источники энергии. Оставь свой мозг, сюда входящий.

Дата публикации: 2007-03-01 Подробнее.

Качеры — это не только Новый способ управления транзистором, но еще и Новый способ передачи информации, а так же Абсолютный датчик, и заодно Трансформатор постоянного тока.

Автор в 1987 г. обнаружил странные свойства транзистора и исследовал их на протяжении последних 18 лет. Делалось все это дома. Результаты изложены в заглавии. На Способ и Датчик получены патенты РФ, Датчик по патенту РФ № 2075726 именуется «Датчик Бровина».

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Электромагниты

Электромагнит делает магнитное поле при помощи обмотки, обтекаемой электронным током. Для того чтоб усилить это поле и навести магнитный поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитномягкой стали.

Электромагниты получили так обширное распространение, что тяжело именовать область техники, где бы они не применялись в том либо ином виде. Они содержатся в почти всех бытовых устройствах — электробритвах, магнитофонах, телеках и т.п. Устройства техники связи — телефония, телеграфия и радио невообразимы без их внедрения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электронных машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты различных электротехнических установок. Развивающейся областью внедрения электромагнитов является мед аппаратура. В конце концов, огромные электромагниты для ускорения простых частиц используются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от толикой грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электронная мощность — от милливатт до 10-ов тыщ кв.

Особенной областью внедрения электромагнитов являются электрические механизмы. В их электромагниты употребляются в качестве привода для воплощения нужного поступательного перемещения рабочего органа либо поворота его в границах ограниченного угла, либо для сотворения удерживающей силы.

Примером схожих электромагнитов являются тяговые электромагниты, созданные для совершения определенной работы при перемещении тех либо других рабочих органов; электрические замки; электрические муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

В ряде устройств вместе с электромагнитами либо взамен их употребляются неизменные магниты (к примеру, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).

Электромагниты очень многообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим чертам и характеристикам, потому систематизация упрощает исследование процессов, происходящих при их работе.

Зависимо от метода сотворения магнитного потока и нрава действующей намагничивающей силы электромагниты разделяются на три группы: электромагниты неизменного тока нейтральные, электромагниты неизменного тока поляризованные и электромагниты переменного тока.

В нейтральных электромагнитах неизменного тока рабочий магнитный поток создается при помощи обмотки неизменного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не находится в зависимости от его направления, а как следует, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, фактически равны нулю.

Поляризованные электромагниты неизменного тока характеризуются наличием 2-ух независящих магнитных потоков:(поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток почти всегда создается при помощи неизменных магнитов. Время от времени для этой цели употребляют электромагниты. Рабочий поток появляется под действием намагничивающей силы рабочей либо управляющей обмотки. Если ток в их отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке.

Электромагниты переменного тока

В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. Магнитный поток, создаваемый обмоткой, по которой проходит переменный ток, временами меняется по величине и направлению (переменный магнитный поток), в итоге чего сила электрического притяжения пульсирует от нуля до предела с двойной частотой по отношению к частоте питающего тока.

Но для тяговых электромагнитов понижение электрической силы ниже определенного уровня неприемлимо, потому что это приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях к прямому нарушению обычной работы. Потому в тяговых электромагнитах, работающих при переменном магнитном потоке, приходится прибегать к мерам для уменьшения глубины пульсации силы (к примеру, использовать экранирующий виток, обхватывающий часть полюса электромагнита).

Не считая перечисленных разновидностей, в текущее время огромное распространение получили электромагниты с выпрямлением тока, которые по питанию могут быть отнесены к электромагнитам переменного тока, а по своим чертам приближаются к электромагнитам неизменного тока. Так как все таки имеются некие специальные особенности их работы.

Зависимо от метода включения обмотки различают электромагниты с поочередными и параллельными обмотками.

Обмотки поочередного включения , работающие при данном токе, производятся с малым числом витков огромного сечения. Ток, проходящий по таковой обмотке, фактически не находится в зависимости от ее .характеристик, а определяется чертами потребителей, включенных .поочередно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения , работающие при данном напряжении, имеют, обычно, очень огромное число витков и производятся из провода малого сечения.

По нраву работы обмотки электромагниты делятся на работающие в продолжительном, прерывающемся и краткосрочном режимах.

По скорости деяния электромагниты могут быть с обычной скоростью деяния, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует приемущественно о том, приняты ли особые меры для получения нужной скорости деяния.

Все вышеперечисленные признаки накладывают собственный отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Совместно с тем при всем многообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из главных частей схожего предназначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток), недвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В неких случаях недвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)

Якорь отделяется от других частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электрическое усилие, передает его подходящим деталям приводимого в действие механизма.

Количество и форма воздушных промежутков, отделяющих подвижную часть магнитопровода от недвижной, зависят от конструкции электромагнита. Воздушные промежутки, в каких появляется нужная сила, именуются рабочими; воздушные промежутки, в каких не появляется усилия в направлении вероятного перемещения якоря, являются-паразитными.

Поверхности подвижной либо недвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный просвет, именуют полюсами.

Зависимо от расположения якоря относительно других частей электромагнита различают электромагниты с наружным притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с наружным поперечно передвигающимся якорем.

Соответствующей особенностью электромагнитов с наружным притягивающимся якорем является наружное размещение якоря относительно обмотки. На него действует приемущественно рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Нрав перемещения якоря может быть вращательным (к примеру, клапанный электромагнит) либо поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся кроме рабочего зазора) у таких электромагнитов фактически не делают тягового усилия, и потому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать довольно огромное усилие, но обычно используются при сравнимо маленьких рабочих ходах якоря.

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем являются частичное размещение якоря в собственном исходном положении снутри катушки и предстоящее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, в особенности при огромных воздушных зазорах, делают определенное тяговое усилие, в итоге чего они являются полезными, в особенности при сравнимо огромных ходах якоря. Такие электромагниты могут производиться со стопом либо без него, при этом форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной зависимо от того, какую тяговую характеристику необходимо получить.

Наибольшее распространение получили электромагниты с плоскими и усеченно коническими полюсами, также электромагниты без стопа. В качестве направляющей для якоря в большинстве случаев применяется трубка из немагнитного материала, создающая паразитный зазор меж якорем и верхней, недвижной, частью магнитопровода.

Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большенном спектре, что обусловливает их обширное распространение.

В электромагнитах с наружным поперечно передвигающимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, делая поворот на некий ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнимо маленькие усилия, но они позволяют методом соответственного согласования форм полюсов и якоря получать конфигурации тяговой свойства и высочайший коэффициент возврата.

В каждой из 3-х перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с нравом протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения данных черт и характеристик электромагнитов.

Продольная и поперечная намагничивающая сила якоря.

Если щетки расположены на линии геометрической нейтрали Х – Х (рис. 8.3, а), то поле якоря направлено перпендикулярно, т.е. поперек осевой линии основных полюсов Y – Y. Поэтому такое поле назвали полем поперечной реакции якоря и для его определения ввели поперечную намагничивающую силу якоря (или поперечную составляющую реакции якоря) Faq.

При условии, что у1= τ поперечная реакция определится как:

Положение щеток A и В на линии геометрической нейтрали X – X называют их первым основным положением (рис. 8.3, а).

При сдвиге щеток с нейтрали на угол 90 ¿ ось поля якоря устанавливается по оси полюсов Y – Y вверх или вниз от оси абсцисс (рис. 8.3, б и в).

Такое поля якоря называют полем продольной реакции якоря и определяется оно продольной намагничивающей силой якоря Fadна пару полюсов:

Рис. 8.3. Намагничивающая сила продольной (в), (б) и поперечной (а) реакции якоря

Положение щеток А и В на осевой линии полюсов Y – Y является их вторым основным положением.

Поле продольной реакции якоря в зависимости от направления тока в якоре оказывает на поле полюсов намагничивающее или размагничивающее действие.

В общем случае щетки могут быть сдвинуты с нейтрали на угол β или соответственно по окружности якоря на дугу bc

В этих условиях можно рассматривать якорь как два совмещенных электромагнита, из которых один, образованный частью обмотки, находящейся в двойном угле 2β, создает продольную намагничивающую силу якоря Fad, а другой, образованный остальной частью обмотки по дуге τ – 2bc, создает поперечную намагничивающую силу якоря Faq.

Так как сдвигу щеток на единицу длины соответствует намагничивающая сила 2А, то при сдвиге щеток на bcтаких же единиц длины получим на пару полюсов:

Рис. 8.4. Направление поперечной (а) и продольной (б) намагничивающей силы реакции якоря при сдвиге щеток с геометрической нейтрали

Как следует из рис. 8.3 и рис. 8.4, при сдвиге щеток генератора с геометрическойнейтрали в направлении вращения (и щеток двигателя против направления вращения) возникает размагничивающая продольная реакция якоря, вызывающая уменьшение результирующего потока полюсов. При повороте щеток в обратную сторону возникает намагничивающая продольная реакция якоря, вызывающая увеличение потока полюсов.

Смещать щетки с геометрической нейтрали можно на однудве коллекторные пластины. Причем, обычно щетки устанавливают так, чтобы продольная реакция якоря складывалась с МДС обмотки возбуждения. Сдвиг щеток в другую сторону приводит к ухудшению коммутации.

Большее смещение щеток производится в специальных машинах, где используется свойство продольной составляющей реакции якоря увеличивать или уменьшать магнитный поток. Например, в электромашинном усилителе с поперечным полем установлен двойной комплект щеток по продольной и поперечной осям, и реакция якоря определяет свойства машины.

Дата добавления: 2020-06-01 ; просмотров: 205 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Сердечник якоря

Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0.5 мм, листы сердечника якоря лакированные; форма пазов для двигателя — полузакрытая овальная; род обмотки — двухслойная всыпная; скос пазов на 1/2 зубцового деления.

Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью

Припуск на сборку сердечника по ширине и высоте паза для компаундного штампа

Конструктивная длина сердечника принимается

Эффективная длина сердечника якоря (радиальные каналы отсутствуют):

Внутренний диаметр листов якоря

Сердечник главных полюсов

Принимаем для сердечника якоря: сталь 3411, толщина 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный.

Коэффициент заполнения сердечника сталью

Количество главных полюсов

Величина воздушного зазора выбираем по [3,c 231]

Каждый электрик должен знать:  Сосед ворует электричество - как поймать и что делать

Высота зазора у оси полюса

Высота зазора у края полюса

Длина сердечника полюса

Ширина полюсной дуги:

Предварительное значение индукции в гл. полюсе, для IP22 и IC01 равно.

Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре

Эффективная длина сердечника полюса

Ширина сердечника главного полюса:

где — коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов;.

Ширина уступа полюса, предназначенная для упора обмотки возбуждения при ее креплении

Высота полюсного наконечника в основании выступа уступа полюса

Сердечники добавочных полюсов

Сердечники добавочных полюсов из листов стали марки 3411 толщиной 1 мм; листы сердечников полюсов неизолированные.

Коэффициент заполнения сердечника сталью [3,c 233]

Количество добавочных полюсов [3,c 231]

Длина наконечника добавочного полюса

Длина добавочного полюса

магнитный обмотка якорь коллекторный

Предварительная ширина сердечника добавочного полюса

Воздушный зазор под добавочным полюсом [3,c 233]

Станина

Принимаем монолитную станину из стали марки Ст3.

где — предварительная магнитная индукция в станине [3, с. 236].

Магнитная индукция в месте распространения магнитного потока в станине при входе его в главный полюс

  • 39. [3,c 236]
  • — полученное значение меньше предельно допустимого 1.7 Тл.

3-2. Принцип действия электромагнитных реле

а) Основные типы электромагнитных реле

На электромагнитном принципе выполняются реле трех основных типов: реле с втягивающимся якорем, реле с поворотным якорем и реле с поперечным движением якоря.

Реле с втягивающимся якорем (рис. 3-1) состоит из неподвижного сердечника (полюса) 1, катушки (обмотки)7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре с помощью изоляционной планки, неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5.

При отсутствии тока в реле якорь под влиянием пружины и собственного веса находится в нижнем положении, на упоре. При подаче тока в катушку реле возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник 1 и якорь 2. В результате этого якорь притягивается к сердечнику и укрепленный на нем контакт 4 замыкает контакты 3.

С помощью электромагнитной системы такого типа выполняются реле прямого действия (см. рис. 3-7—3-11), отключающие и включающие электромагниты приводов выключателей и другие аппараты.

Реле с поворотным якорем (рис. 3-2, а) и реле с поперечным движением якоря (рис. 3-2, б) состоят из стального сердечника (магнитопровода) 1, катушки (обмотки) 7, стального якоря 2, подвижного контакта 4, укрепленного на якоре (рис. 3-2, а) или

на оси якоря (рис. 3-2, б), неподвижных контактов 3, упора 6 и противодействующей пружины 5. Действие этих реле аналогично действию рассмотренного выше реле с втягивающимся якорем.

Сила притяжения, воздействующая на якорь электромагнитных реле, определяется выражением

Из (3-1) следует, что сила притяжения FЭ прямо пропорциональна произведению квадрата тока, проходящего по обмотке реле I 2 , на квадрат числа витков и обратно пропорциональна квадрату расстояния от якоря до сердечника l 2 ( — коэффициент пропорциональности, учитывающий магнитные свойства стали и особенности конструктивного выполнения реле).

б) Ток срабатывания и ток возврата реле

Момент притяжения якоря реле к неподвижному сердечнику называется моментом срабатывания реле, а наименьший ток, при котором оно срабатывает, называется током срабатывания реле и обозначается IC.P.

Из приведенного определения тока срабатывания реле следует, что пограничное условие срабатывания реле наступает, когда электромагнитная сила FЭ, с которой якорь притягивается к неподвижному сердечнику, становится равной противодействующей механической силе FM, складывающейсяиз силы пружины и веса якоря, т. е. когда

Подставляя это условие в выражение (3-1), получаем:

Если после срабатывания реле постепенно уменьшать ток в его обмотке, то электромагнитная сила будет уменьшаться, и, когда она станет меньше противодействующей механической силы, якорь реле вернется в исходное положение. Момент возвращения якоря в исходное положение называется моментом возврата реле, а наибольший ток, при котором происходит возврат реле, называется т о-ком возврата реле и обозначается IB.P.

Отношение тока возврата к току срабатывания называется коэффициентом возврата реле:

Выше были рассмотрены электромагнитные реле, которые срабатывают при увеличении тока, проходящего в обмотке реле. Такие реле называются реле увеличения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) максимальные. У реле максимальных ток (напряжение) срабатывания больше тока (напряжения) возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда меньше единицы.

Электромагнитные реле этих же конструкций могут работать с нормально притянутым якорем. В этих случаях обмотка реле постоянно обтекается током такой величины, при которой FЭ превышает FM и исходным рабочим положением реле является положение, когда якорь реле притянут к сердечнику и связанный с ним контакт 4 (рис. 3-1, 3-2) замыкает неподвижные контакты 3.

Реле срабатывает, когда ток в обмотке уменьшается до величины, при которой FЭ становится меньше FM. Наибольшая величина этого тока называется током срабатывания. Реле возвращается в исходное положение, когда ток в обмотке опять возрастет и FЭ превысит FM. Наименьшая величина этого тока называется током возврата реле.

Таким образом, рассмотренные реле срабатывают при уменьшении тока в обмотках и поэтому называются реле уменьшения тока (напряжения) или реле тока (напряжения) минимальные.

У реле минимальных ток срабатывания меньше тока возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле всегда больше единицы.

в) Способы регулирования тока срабатывания

Из выражения (3-2), которое показывает, от каких факторов зависит ток срабатывания, видно, что величину тока срабатывания можно регулировать (изменять) следующими способами:

1. Изменением противодействующей механической силы FM, что достигается изменением натяжения противодействующей пружины 5 (рис. 3-1 и 3-2). Чем сильнее натянута пружина, тем больший ток нужно пропустить через обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для преодоления увеличенной противодействующей силы пружины. Следовательно, при увеличении натяжения пружины ток срабатывания реле увеличивается. Такой способ регулирования тока срабатывания используется во многих конструкциях реле, например, реле на рис. 3-16.

2. Изменением расстояния l (рис. 3-1) между якорем и неподвижным сердечником. Чем больше l, тем больший ток нужно пропустить через

обмотку реле для создания электромагнитной силы, достаточной для притяжения якоря, удаленного от сердечника на увеличенное расстояние. Следовательно, при увеличении первоначального расстояния между якорем и сердечником ток срабатывания реле увеличивается. Такой способ регулирования тока срабатывания применен у реле, приведенного на рис. 3-11.

3. Изменением числа витков обмотки реле. Чем больше витков будет иметь обмотка реле, тем меньший ток нужно через нее пропустить для создания той же электромагнитной силы, величина которой пропорциональна произведению тока на число витков. Такой способ регулирования тока срабатывания применяется у реле, изображенных на рис. 3-9 и 3-16.

г) Работа электромагнитных реле на переменном токе .

При периодическом изменении направления переменного тока, проходящего по обмотке электромагнитного реле, также периодически изменяется полярность намагничивания как сердечника, так и якоря реле. Поэтому сердечник и якорь всегда обращены друг к другу разноименными полюсами и притягиваются.

Следовательно, направление силы притяжения якоря не зависит от направления тока в обмотке реле, и поэтому электромагнитные реле могут применяться как для постоянного, так и для переменного тока.

Однако при включении обмотки электромагнитного реле в цепь переменного тока сила притяжения якоря также будет переменной по величине и, как показано на рис. 3-3, будет изменяться с двойной частотой от нуля до наибольшего значения.

Таким образом, если частота переменного тока составляет 50 Гц, то сила притяжения якоря будет 100 раз в течение 1 с достигать наибольшего значения и 100 раз становиться равной нулю.

Вследствие этого, когда электромагнитная сила притяжения FЭ,

уменьшаясь, становится меньше противодействующей силы FM, создаваемой пружиной и весом якоря, якорь будет отходить, а затем вновь притягиваться при нарастании силы притяжения. Эти колебания якоря (вибрация) ухудшают работу контактов реле, вызывают их подгорание и неприятное гудение реле. Особенно нежелательна вибрация у реле, работающих нормально с притянутым якорем (например, магнитные пускатели).

Для устранения вибрации на часть полюса сердечника насаживается медный короткозамкнутый виток, называемый экраном (рис. 3-4). Благодаря этому магнитный поток, создаваемый током, проходящим по обмотке реле, расщепляется на два потока Ф 1 и Ф2, сдвинутые между собой на некоторый угол. Каждый магнитный поток будет создавать силу притяжения якоря FЭ1 и FЭ2. В результате суммарная сила притяжения FЭ.СУМ равная FЭ1+ FЭ2 (рис. 3-5), будет иметь незначительные колебания и всегда будет превышать противодействующую силу пружины и веса якоря FМ. Поэтому реле с экранами вибрации подвижной системы не имеют.

Устройство 3-ф асинхронных и синхронных машин

Дополнительно по теме

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ И СИНХРОННЫХ МАШИН

В электрических машинах происходит преобразование механической энергии в электрическую (электрические генераторы) или электрической энергии в механическую (электрические двигатели) за счет энергии магнитного поля. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные сердечники, в пазы которых закладываются обмотки, выполняемые, как правило, из меди (иногда — из алюминия). Сердечники и обмотки являются активными частями машины, так как они непосредственно участвуют в процессе преобразования энергии. Для крепления сердечников и обмоток, фиксации взаимного положения вращающейся (ротор) и неподвижной (статор) частей машины служат конструктивные части — станина, щиты, вал, подшипники и т. д.

1 Устройство асинхронных машин (рис. 16-1, левая половина). Сердечники статора и ротора набираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Предварительно листы лакируются (листы ротора — не всегда). Сердечник статора фиксируется в металлической станине (серый чугун, силумин, сталь), которая неподвижно закрепляется на фундаментной плите. Сердечник ротора насаживается либо непосредственно на вал, либо на сварную (литую) втулку, которая укрепляется на валу. Концы вала опираются на два подшипника. Между сердечниками статора и ротора имеется небольшой воздушный зазор. В пазах сердечника статора размещается многофазная якорная обмотка (см. раздел), в пазах сердечника ротора — или многофазная, обычно трехфазная якорная обмотка, подобная обмотке статора (двигатель с контактными кольцами), или короткозамкнутая обмотка типа беличьей клетки (см. раздел). В двигателях с контактными кольцами выводные концы обмотки ротора, фазы которой сопрягаются обычно в звезду, присоединяются к трем контактным кольцам. С помощью щеток, соприкасающихся с кольцами, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочное сопротивление или дополнительную э. д. с. для изменения пусковых или рабочих свойств машины; щетки позволяют также замкнуть обмотку накоротко.

Конкретное конструктивное оформление асинхронных машин очень разнообразно. Оно зависит от ряда факторов: от способа защиты от воздействия среды; от способа охлаждения; от габаритов машины и т. д.

2 Принцип действия асинхронного двигателя (рис. 16-2). Асинхронные машины используются главным образом в качестве электродвигателей. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя не только переменного тока, но и вообще электрического двигателя.

Токи частоты , потребляемые из сети и взаимно смещенные во времени на 120 эл. град, протекают по фазам обмотки статора, оси которых взаимно смещены в пространстве также на 120 эл. град, и образуют результирующую н. с. вращающуюся в пространстве со скоростью , где с — число пар полюсов обмотки, равное числу периодов магнитного поля (на рис. 16-2 каждая фаза обмотки машины с 2р = 2 показана в виде трех катушек). Намагничивающая сила F1 создает вращающееся магнитное поле (см. п. 5), которое наводит в обмотке ротора э. д. с. . Угловую скорость W1 и частоту вращения n магнитного поля называют синхронными — скоростью и частотой. Под действием э. д. с. в обмотке протекает ток .Ток несколько отстает по фазе от э. д. с. так как обмотка ротора имеет некоторое индуктивное сопротивление. В результате взаимодействия тока ротора вращающимся магнитным потоком Ф возникает вращающий электромагнитный момент , где j— угол сдвига по фазе между и . В режиме двигателя ротор под действием момента М приходит во вращение с некоторой скоростью W= 2pn в том же направлении, в каком вращается поле.

Относительную разность угловых скоростей или частот вращения поля и ротора называют скольжением


При изменении нагрузки в широком диапазоне (например, от холостого хода до номинальной) скорость ротора изменяется лишь на 3—5%. При номинальной нагрузке s= 0,03. 0,05,

В асинхронном двигателе частота вращения ротора должна быть меньше частоты вращения поля, так как в случае равенства этих частот в обмотке ротора ие наводилась бы э. д. с, не было бы тока 1 и не возникал бы вращающий электромагнитный момент; под действием которого ротор приходит во вращение. Это различие частот вращения магнитного поля и ротора и послужило причиной наименования рассматриваемых машин асинхронными. Оно также свойственно машине и при работе в режиме генератора и тормоза.

Частота э. д. с. и тока в обмотке ротора

Вращающийся поток машины Ф пропорционален результирующей н. с. обеих обмоток (н. с. вращаются в пространстве с одинаковыми скоростями). Он зависит от напряжения U1 частоты f1 питающей сети. При неизменных U1 и f1 поток Ф изменяется очень незначительно (2—3%) при изменении нагрузки двигателя в широком диапазоне (от холостого хода до номинальной).

Каждый электрик должен знать:  Провод фазы длиннее ноля - ничего ли страшного

При работе асинхронной машины в режиме двигателя и электромагнитный момент является вращающим. Если ротор привести во вращение с помощью постороннего двигателя со скоростью W>W1 (статор включен в сеть), то асинхронная машина будет работать в режиме генератора, отдавая активную мощность в сеть; при этом электромагнитный момент направлен навстречу внешнему вращающему моменту. Если ротор под действием внешнего момента вращается навстречу полю, т. е. W

Тяговые электрические машины магистральных и маневровых тепловозов , страница 4

Если катушка главного полюса располагается на составном сердечнике, часть которого является приливом станины, а вторая часть – шихтованной вставкой (рис. 4), то падения магнитного напряжения для этих участков – соответственно и — целесообразно определять отдельно.

В месте стыка шихтованной проставки полюса и расточки ярма всегда существует некоторый зазор, который увеличивает магнитное сопротивление; на преодоление этого сопротивление следует предусмотреть дополнительную намагничивающую силу, оцениваемую величиной: .

Участок ярма машины подразделяют на две части: основную – длиной , и переход к сердечнику полюса , где индукцию оценивают величиной (рис. 4).

При наличии в ТЭД компенсационной обмотки сердечник полюса разделяют по высоте, выделяя зубцовый слой полюсного наконечника . Для этой зоны определяют требуемые значения индукции , напряженности и падения магнитного напряжения , участвующие в создании основного потока. Индукция в зубцах полюсного наконечника не должна превышать .

Основным узлом магнитной цепи ТЭД является зубцовый слой якоря, т.к. из-за малости сечения магнитной цепи он насыщается в первую очередь. Вследствие того, что зубцы ярма ротора имеют трапециидальную форму индукция по их высоте меняется значительно. Поэтому расчет падения магнитного напряжения на этом сечении определяется по усредненному значению напряженности, которое определяется по формуле Симпсона: , где -напряженности магнитного поля в головке, среднем сечении зубца и в ножке.

Если не требуется особой точности, то при незначительной разнице в сечениях зубца по его высоте расчет можно вести по напряженности в сечении , отстоящем от его основания на .

В табл.5 приведены зависимости для расчета параметров магнитопроводов ТЭД.

Суммируя значения падения магнитного напряжения на отдельных участках магнитной цепи, определяют требуемое значение намагничивающей силы при работе машины на холостом ходу (без размагничивающего действия реакции якоря):

С учетом допустимого отклонения частоты вращения якоря от номинального значения, намагничивающая сила на холостом ходу определяется как

При работе под нагрузкой якорь создает свое магнитное поле, характеризуемое намагничивающей силой , которое уменьшает результирующую намагничивающую силу. Для компенсации намагничивающей силы якоря (компенсации реакции якоря) основная намагничивающая сила должна быть увеличена на величину :

Степень искажения основного магнитного поля магнитным полем якоря зависит от соотношения намагничивающих сил этих полей и насыщения зубцового слоя якоря. Поэтому расчет результирующей намагничивающей выполняется, как правило, на основании опытных зависимостей коэффициента реакции якоря от относительного значения намагничивающей силы якоря , определяемого для различных значений величины (рис. 8); здесь — намагничивающая сила якоря по поперечной оси на геометрической нейтрали, т.е у границ полюсного деления, где она принимает максимальное значение .

При использовании этого метода, выражение для определения основной намагничивающей силы ТЭД представляется в виде нелинейного уравнения

которое решается методом итераций.

С учетом этого, закон полного тока для магнитной цепи ТЭД принимает вид:

где — ток обмотки возбуждения ТЭД; — число витков обмотки возбуждения.

Итогом расчета магнитной цепи является построение нагрузочных характеристик ТЭД . Чаще нагрузочные характеристики представляют с учетом конструктивных параметров машины, т.е. , где — конструктивная постоянная ТЭД (рис. 9).

Параметры обмотки возбуждения определяются с учетом того, что тяговые электродвигатели имеют, как правило, последовательное возбуждение и . Поэтому на основании результатов расчета магнитной цепи определяют параметры обмотки возбуждения – число витков, обеспечивающих требуемое значение :

где соответствует номинальному значению магнитного потока .

При проводники катушек наматывают «плашмя» в два ряда с числом витков — верхнего ряда и — нижнего ряда (рис. 10а); при этом, для лучшего вписывания катушек добавочных полюсов, нижний ряд катушки (прилегающий к полюсным наконечникам) имеет меньше витков, чем верхний.

При и сварной станине катушки главных полюсов целесообразно наматывать «на ребро»; для этого проводник катушки гнут по радиусу посадочной поверхности полюса (рис. 10б).

Высота катушки складывается из высоты меди, межвитковой изоляции, двойной толщины внешней корпусной изоляции и толщины прокладки между рядами (если катушка двухрядная). Число слоев изоляции накладывается в соответствии с напряжением машины. Если катушка имеет изоляцию «Монолит», то корпусная изоляция выполняется из стеклослюдинитовой ленты толщиной или ленты «Kapton» в 4 слоя вполуперекрышу (при напряжении до 1000В).

При пропитке катушки возникает эффект ее «распушения», в результате чего ее высота и ширина увеличиваются на от результирующей толщины изоляции.

Длина проводника катушки возбуждения , где — средняя длина витка. Окончательно величина устанавливается по чертежу; ее ориентировочное значение может быть вычислена исходя из параметров сердечника.

При двухрядной катушке длина проводника верхнего ряда катушки — ; длина проводника нижнего ряда катушки — , где и — ширина катушек верхнего и нижнего рядов (рис. 10а). Общая длина проводников обмотки возбуждения .

Если катушка наматывается на узкое ребро проводника, то ,м, где — ширина проводника обмотки (рис. 10). Общая длина обмотки возбуждения .

Сопротивление обмотки возбуждения

где — удельное сопротивление электротехнической отожженной меди при температуре обмотки 20 0 С; — сечение проводника обмотки; — высота проводника (рис. 10); — удельный коэффициент температурного сопротивления меди; — расчетная температура обмотки; для ТЭД принимается ; — коэффициент подреза обмоток, наматываемых на узкое ребро; если высота подреза более половины высоты катушки то (в противном случае ).

Масса меди катушки , где — плотность электротехнической отожженной меди.

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 266
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 602
  • БГУ 153
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 962
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 119
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1967
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 300
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 409
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 497
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 130
  • ИжГТУ 143
  • КемГППК 171
  • КемГУ 507
  • КГМТУ 269
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2909
  • КрасГАУ 370
  • КрасГМУ 630
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 139
  • КубГУ 107
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 367
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 330
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 636
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 454
  • НИУ МЭИ 641
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 212
  • НУК им. Макарова 542
  • НВ 777
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1992
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 301
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 119
  • РАНХиГС 186
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 243
  • РГГМУ 118
  • РГПУ им. Герцена 124
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 122
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 130
  • СПбГАСУ 318
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 147
  • СПбГПУ 1598
  • СПбГТИ (ТУ) 292
  • СПбГТУРП 235
  • СПбГУ 582
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 193
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1655
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1513
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2423
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 324
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Электромагниты

10 июля 2012 в 10:00

Электромагнит создает магнитное поле с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Для того чтобы усилить это поле и направить магнитный поток по определенному пути, в большинстве электромагнитов имеется магнитопровод, выполняемый из магнитномягкой стали.

Применение электромагнитов

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах — электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи — телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность — от милливатт до десятков тысяч киловатт.

Особой областью применения электромагнитов являются электромагнитные механизмы. В них электромагниты используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения рабочего органа или поворота его в пределах ограниченного угла, или для создания удерживающей силы.

Примером подобных электромагнитов являются тяговые электромагниты, предназначенные для совершения определенной работы при перемещении тех или иных рабочих органов; электромагнитные замки; электромагнитные муфты сцепления и торможения и тормозные электромагниты; электромагниты, приводящие в действие контактные устройства в реле, контакторах, пускателях, автоматических выключателях; подъемные электромагниты, электромагниты вибраторов и т. п.

В ряде устройств наряду с электромагнитами или взамен их используются постоянные магниты (например, магнитные плиты металлорежущих станков, тормозные устройства, магнитные замки и т. п.).

Классификация электромагнитов

Электромагниты весьма разнообразны по конструктивным выполнениям, которые различаются по своим характеристикам и параметрам, поэтому классификация облегчает изучение процессов, происходящих при их работе.

В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы электромагниты подразделяются на три группы: электромагниты постоянного тока нейтральные, электромагниты постоянного тока поляризованные и электромагниты переменного тока.

Нейтральные электромагниты

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю.

Поляризованные электромагниты

Поляризованные электромагниты постоянного тока характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков:(поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используют электромагниты. Рабочий поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке.

Электромагниты переменного тока

В электромагнитах переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока. Магнитный поток, создаваемый обмоткой, по которой проходит переменный ток, периодически изменяется по величине и направлению (переменный магнитный поток), в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока.

Однако для тяговых электромагнитов снижение электромагнитной силы ниже определенного уровня недопустимо, так как это приводит к вибрации якоря, а в отдельных случаях к прямому нарушению нормальной работы. Поэтому в тяговых электромагнитах, работающих при переменном магнитном потоке, приходится прибегать к мерам для уменьшения глубины пульсации силы (например, применять экранирующий виток, охватывающий часть полюса электромагнита).

Кроме перечисленных разновидностей, в настоящее время большое распространение получили электромагниты с выпрямлением тока, которые по питанию могут быть отнесены к электромагнитам переменного тока, а по своим характеристикам приближаются к электромагнитам постоянного тока. Поскольку все же имеются некоторые специфические особенности их работы.

Каждый электрик должен знать:  Освещение в квартире своими руками видео, схема, советы

В зависимости от способа включения обмотки различают электромагниты с последовательными и параллельными обмотками.

Обмотки последовательного включения, работающие при заданном токе, выполняются с малым числом витков большого сечения. Ток, проходящий по такой обмотке, практически не зависит от ее .параметров, а определяется характеристиками потребителей, включенных .последовательно с обмоткой.

Обмотки параллельного включения, работающие при заданном напряжении, имеют, как правило, весьма большое число витков и выполняются из провода малого сечения.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах.

По скорости действия электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия, быстродействующие и замедленно действующие. Это разделение является несколько условным и свидетельствует главным образом о том, приняты ли специальные меры для получения необходимой скорости действия.

Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Устройство электромагнита

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из основных частей одинакового назначения. К ним относятся катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток), неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник) и подвижная часть магнитопровода (якорь). В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса, фланцев и т. д.). а)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода воздушными промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Количество и форма воздушных промежутков, отделяющих подвижную часть магнитопровода от неподвижной, зависят от конструкции электромагнита. Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются-паразитными.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами.

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита различают электромагниты с внешним притягивающимся якорем, электромагниты со втягивающимся якорем и электромагниты с внешним поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. На него действует главным образом рабочий поток, проходящий от якоря к торцу шляпки сердечника. Характер перемещения якоря может быть вращательным (например, клапанный электромагнит) или поступательным. Потоки рассеяния (замыкающиеся помимо рабочего зазора) у таких электромагнитов практически не создают тягового усилия, и поэтому их стремятся уменьшить. Электромагниты этой группы способны развивать достаточно большое усилие, но обычно применяются при сравнительно небольших рабочих ходах якоря.

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем являются частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы. Потоки рассеяния у таких электромагнитов, особенно при больших воздушных зазорах, создают определенное тяговое усилие, в результате чего они являются полезными, особенно при сравнительно больших ходах якоря. Такие электромагниты могут выполняться со стопом или без него, причем форма поверхностей, образующих рабочий зазор, может быть различной в зависимости от того, какую тяговую характеристику нужно получить.

Наибольшее распространение получили электромагниты с плоскими и усеченно коническими полюсами, а также электромагниты без стопа. В качестве направляющей для якоря чаще всего применяется трубка из немагнитного материала, создающая паразитный зазор между якорем и верхней, неподвижной, частью магнитопровода.

Электромагниты со втягивающимся якорем могут развивать усилия и иметь ход якоря, изменяющиеся в очень большом диапазоне, что обусловливает их широкое распространение.

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол. Такие электромагниты обычно развивают сравнительно небольшие усилия, но они позволяют путем соответствующего согласования форм полюсов и якоря получать изменения тяговой характеристики и высокий коэффициент возврата.

В каждой из трех перечисленных групп электромагнитов в свою очередь имеется ряд конструктивных разновидностей, связанных как с характером протекающего по обмотке тока, так и с необходимостью обеспечения заданных характеристик и параметров электромагнитов.

2.3 Ярмо сердечника якоря

2.3.1 Магнитный поток в ярме якоря

2.3.2 Площадь сечения ярма сердечника

где , м — высота ярма сердечника якоря,

2.3.3 Магнитная индукция ярма сердечника якоря

2.3.4 По основной кривой намагничивания для стали 2312 определим напряженность магнитного поля в ярме сердечника якоря

2.3.5 Расчетная длина ярма сердечника якоря

2.3.6 Магнитное напряжение ярма сердечника якоря:

Делись добром 😉

Похожие главы из других работ:

10) Масса стали сердечника

Масса стали сердечника складывается из массы стали стержня и ярма: Масса стержня равна: где — удельная масса стали, равная h — высота окна сердечника.

12) Потери в стали сердечника.

Суммарные потери в стали сердечника: где — потери в стержне и определяется по формуле: где — удельные потери в стали при индукции 1.0 Тл, толщине пластин 0.5мм(из п.4 расчета) и частоте 50Гц из таблицы приложения 7равны 1.55Вт/кг, а =1.3Тл(из п.4 расчета), т.

5. Выбор размера сердечника

Определим диапазон размеров среднего стержня сердечника dpminчdpmax для пластин Ш-типа: . Принимаем dp=6 мм и определяем толщину стержня a: . Принимаем значение a из ряда 0,5d, d, 2d: a=d=6 мм. Определяем значения Sф и SoSф: , . Так как >.

3.5 МДС для сердечника главного полюса

2.2 Зубцовая зона сердечника якоря

2.2.1 Магнитный поток в зубцовой зоне , Вб. 2.2.2 Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза , м2. 2.2.3 Магнитная индукция зубцовой зоны , Тл.

2.1 Обработка данных обмера сердечника

Полюсное деление статора: Чистая длина активной стали: где kc — коэффициент заполнения сердечника сталью, kc=0,97.

2.1.1 Внешний диаметр сердечника статора

2.2.2 Количество пазов сердечника статора

5.5 МДС для сердечника главных полюсов

Площадь поперечного сечения сердечника полюса [1, с.271] Уточнённая магнитная индукция в сердечнике полюса [1, с.271] Выберем напряжённость магнитного поля по приложению 20 [1, с.397] Средняя длина магнитного потока у некомпенсированной машины [1, с.

2.1 Выбор схемы и конструкции сердечника

Согласно указаниям § 2.3 [2], выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками в 4-х углах. Рис. 2 Порядок сборки магнитной системы Сечение стержня по табл.2.5 [2] выбираем с пятью ступенями, без прессующей пластины.

2.1. Выбор материала сердечника:

Целью оценочного расчета является определение основных параметров трансформатора, выполненного на кольцевом сердечнике разных типоразмеров их стандартного ряда.

2.2 Определение типоразмера сердечника

Определили типоразмер, начиная с которого в стандартном ряде (таб.2.2) сердечники пригодны для изготовления трансформатора с заданными исходными параметрами. 2.2.1 Приняли: 0 =0макс=0,7. 2.2.2 Из стандартного ряда (табл. 2.2, [1]); Таблица 2.2.

Выбор сердечника трансформатора

Основные размеры сердечников: h — Высота окна; c — Ширина окна; а — Ширина стержня; b — Толщина пакета. Так как стандартный ленточный сердечник подобрать не удаётся, то проектирование ведётся из расчёта на нестандартный сердечник. Для этого.

2.2 Зубцовая зона сердечника якоря

Магнитный поток в зубцовой зоне , Вб. Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза , м2. Магнитная индукция зубцовой зоны , Тл. Сердечник якоря собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали марки 2312.

2.3 Ярмо сердечника якоря

Магнитный поток в ярме якоря , ,Вб. Площадь сечения ярма сердечника , где , м — высота ярма сердечника якоря, , ,м. Получим: ,м2. Магнитная индукция ярма сердечника якоря , ,Тл.

НЕЙТРАЛЬНЫЕ МАГНИТЫ

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю. Нейтральные электромагниты постоянного тока наиболее экономичны и благодаря большому разнообразию конструктивных исполнений эти электромагниты легко приспосабливать к различным условиям работы и различным характерам нагрузок, при которых они используются. Благодаря этому они получили наиболее широкое распространение.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременных режимах.

По скорости действия (в зависимости от времени срабатывания tcp и времени отпускания toтп) электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия (tcp, toтп в диапазоне 50ч150 мс), быстродействующие (tcp, toтп не превышают 50 мс) и замедленного действия (tcp, toтп свыше 150 мс).

Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Рис. 1. Основные части электромагнита: 1 — обмотка; 2 — неподвижные части магнитопровода; 3 — якорь; 4 — каркас катушки; 5 — рабочий зазор; 6 — паразитный зазор

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из одинаковых частей одинакового назначения. К ним относятся (рис. 1): 1 — катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток); 2 — неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник); 3 — подвижная часть магнитопровода (якорь).

В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса и т.д.)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются паразитными. Паразитные зазоры обусловлены технологическими факторами, а также необходимостью предотвращения залипания от остаточной намагниченности при отключениях обмотки. Их величина колеблется от сотых до десятых долей миллиметра. На рис. 1 рабочий зазор обозначен 5, паразитный — 6.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами (якорь 3 и шляпка сердечника на рис. 1).

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита любой нейтральный электромагнит по конструктивному исполнению может быть отнесен к одной из трех групп: электромагниты с внешним притягивающимся якорем (рис. 2,а и б), электромагниты со втягивающимся якорем (рис. 2,в) и электромагниты с поперечно движущимся якорем (рис. 2,г).

Рис. 2. Основные типы электромагнитов: а и б — с внешним притягивающимся якорем; в — со втягивающимся якорем; г — с поперечно движущимся якорем.

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. Характер перемещения якоря может быть вращательным (клапанный электромагнит на рис. 2,а) или поступательным (рис. 2,б).

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем является частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы (рис. 2,в).

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем (рис. 2,г) якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол.

Электромеханическая (тяговая) характеристика нейтрального электромагнита. При технических расчетах неизбежны некоторые упрощения. Если принять распределение индукции по рассматриваемой поверхности S равномерно, например, при определении величины силы притяжения между двумя параллельными поверхностями, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга, можно использовать формулу Максвелла

электромагнит нейтральный поляризованный переменный

Рис. 3. Тяговая характеристика

где Ф — магнитный поток, В — индукция, S — площадь сечения магнитопровода, м — магнитная проницаемость и м — магнитная постоянная (проницаемость в вакууме). Это выражение является уравнением тягового усилия. Сила, вычисленная по этой формуле, получается в ньютонах, если В выражено в теслах, S — в квадратных метрах, а м=1,256•10 -6 Г/м.

Одной из важнейших характеристик нейтрального электромагнита является его тяговая характеристика. Она представляет собой зависимость электромагнитной силы (тягового усилия) от положения якоря или рабочего зазора д для различных постоянных значений напряжения, подведенного к обмотке, или тока в обмотке:

На рис. 3 (Iщ) — намагничивающая сила (соответственно индексу установившаяся, срабатывания и отпускания); дн — начальный зазор и дк — конечный зазор.

Динамика нейтральных электромагнитов. Под инерционностью электромагнита понимают запаздывание перемещения якоря по сравнению с изменением входного напряжения. Инерционность определяется отставанием изменения тока в обмотке от изменения, приложенного к ней напряжения, а также механической инерции и связанных с ней подвижных частей.

Динамические свойства электромагнита, как элемента дискретного действия, характеризуется двумя временными параметрами — временем срабатывания tcp и временем отпускания toтп.

Время срабатывания электромагнита — время с момента подачи сигнала на обмотку электромагнита до перехода якоря в его конечное положение. Временем отпускания называется время от снятия входного напряжения до возвращения якоря в начальное положение.

Добавить комментарий