- •В.О. Тырва электрические и электронные аппараты
- •Часть 1
- •Рецензенты:
- •Введение
- •1. Устройство и назначение электроаппаратов
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Классификация электроаппаратов
- •1.3. Представление электроаппаратов и их частей в виде изобразительных моделей и схем
- •2.1. Виды и типы электрических контактов
- •2.2. Основные параметры коммутирующих контактов
- •2.3. Конструктивные особенности коммутирующих контактов
- •2.4. Переходное сопротивление контакта
- •2.5. Особенности контактной коммутации
- •2.6. Условия и способы гашения дуги постоянного тока
- •2.7. Особенности горения и гашения дуги переменного тока
- •2.8. Устройства гашения электрической дуги
- •2.9. Достоинства и недостатки контактной коммутации
- •3. Приводные устройства
- •3.1. Назначение и функциональные части привода
- •3.2. Механические передачи
- •3.3. Особенности механических передач с переключающей пружиной
- •3.4. Преобразовательные устройства
- •4. Электромагнитные преобразовательные устройства
- •4.1. Электромагнитные механизмы
- •4.2. Магнитные цепи электромагнитных систем
- •4.3. Особенности электромагнитных систем переменного тока
- •4.4. Статические характеристики электромагнитных систем
- •4.5. Вибрация якоря и устранение ее короткозамкнутым витком
- •4.6. Механическая характеристика электромагнитного привода
- •4.7. Динамические характеристики электромагнитного привода
- •4.8. Замедление и ускорение действия электромагнитного привода
- •4.9. Поляризованные электромагнитные механизмы
- •4.10. Электромагниты тормозных устройств
- •5. Управляемые дроссели
- •5.1. Управление передачей энергии изменением индуктивности электрической цепи
- •5.2. Дроссель с подмагничиванием
- •Исходя из закона электромагнитной индукции, представим
- •5.3. Магнитный усилитель
- •6. Электронные элементы и устройства
- •6.1. Классификация и оценка эффективности электронных устройств
- •6.2. Транзисторные исполнительные устройства
- •6.3. Силовые транзисторные ключи
- •6.4. Тиристорные ключи
- •6.5. Безопасная работа и защита полупроводниковых ключей
- •6.6. Сравнительная характеристика силовых ключей
- •6.7. Электронные устройства управления
- •6.8. Формирователи импульсов управления
- •6.9. Интегрированные функциональные элементы
- •Содержание Введение 3
- •Литература 129
4.5. Вибрация якоря и устранение ее короткозамкнутым витком
В установившемся режиме переменного тока магнитный поток Ф(t) в электромагнитной системе изменяется по синусоидальному закону Ф(t)=Фmsin ωt. Поэтому сила тяги F(t) , действующая на якорь, согласно (4.10), будет изменяться во времени:
,
где - амплитуда силы тяги, изменяющейся с удвоенной частотой 2ω по отношению к частоте ω=2πf питающей сети (рис. 4.6а).
Механическая передача с самовозвратом создает силу FС , (рис. 4.6б), создаваемую (см. рис. 3.3) возвратной и контактной пружинами (FС < 0). Под действием силы FС якорь отрывается от сердечника в окрестностях моментов времени перехода магнитного потока Ф(t) через нулевые значения, когда абсолютное значение | FС | > F . Под действием знакопеременной силы ΔF=F+ FС =F - | FС | якорь вибрирует с частотой 2f.
В электромагнитных системах переменного тока вибрация якоря устраняется при помощи короткозамкнутого витка (рис. 4.6г). Его изготавливают из меди или латуни (проводника тока) и устанавливают на полюс сердечника таким образом, чтобы он охватывал 70…80% его площади. Тогда переменный магнитный поток Ф разветвляется на поток Ф1 , проходящий по неэкранированной части полюса, и поток Ф2, проходящий через часть полюса, охваченную короткозамкнутым витком. Потоки Ф1 и Ф2 сдвинуты по фазе на угол φ (рис. 4.6в). В реальных системах угол φ составляет 50о…80о. Каждый из потоков Ф1 , Ф2 создает электромагнитную силу тяги, действующую на якорь. Суммарная сила F (рис. 4.6в) пульсирует, не достигая нулевых значений. Конструкция электромагнитной системы создается такой, чтобы в любой момент времени выполнялось условие F > |FС|. Тем самым устраняется вибрация якоря при помощи короткозамкнутого витка. Максимальный эффект достигается при равенстве амплитуд потоков Ф1 и Ф2 .
4.6. Механическая характеристика электромагнитного привода
Механическая характеристика электромагнитного привода является общей механической характеристикой электромагнитной и контактной систем. Она отражает зависимость абсолютного значения суммарной силы сопротивления |FΣ | перемещению якоря электромагнитной системы от величины зазора ρ между якорем и сердечником, как говорят, зависимость от хода якоря. Механическая характеристика является статической характеристикой привода.
В суммарную силу сопротивления FΣ входят следующие составляющие:
сила трения FТ ;
составляющая веса подвижной части системы FВ ;
сила возвратной пружины FПВ ;
сила контактной пружины FПК .
Механическая характеристика | FΣ | , суммарная сила сопротивления FΣ и ее составляющие как функции от хода якоря 0≤ ρ≤ ρmax показаны на рис. 4.7.
Сила контактного нажатия FПК >0, создаваемая контактной пружиной, проявляется тогда, когда 0≤ ρ< ρН - когда детали коммутирующего контакта находятся в соприкосновении (см. рис. 3.3).
Для нормальной работы ЭА требуется, чтобы тяговая характеристика F` (пунктирная линия на рис. 4.7) электромагнитной системы располагалась выше механической характеристики | FΣ | при всех значениях зазора ρ от нуля до максимального значения ρmax . При переменном токе это требование должно быть выполнено с учетом пульсаций электромагнитной силы тяги.