Электромагнитные механизмы

1) по способу действия: удерживающие — для удержания тех или иных грузов или деталей (например, эл. магнитные столы станков, эл.маг­ниты подъемных кранов и т. п.); притягивающие — совершают определен­ную работу, притягивая свой якорь;

Рис. 8-1. Схемы электромагнитов: а, б — с поворотным якорем;

в, г — с прямоходовым якорем

1 — скоба; 2 — якорь; 3 — катушка; 4 — сердечник

2) по способу включения: с параллельной катушкой — ток в катушке определяется параметрами самого эл. магнита и напряжением сети; с последовательной катушкой — катушка включается в силовую цепь; ток в катушке определяется не параметрами электромагнита, а теми устройствами (машины, аппараты), в цепь которых включена катушка;

3) по роду тока: постоянного тока — при параллельном включении ток в катушке зависит от сопротивления ее обмотки и приложенного напря­жения, электромагнитная система работает при постоянной МДС; переменного тока – при параллельном включении ток в катушке зависит от индуктивности системы, меняющейся обратно пропорционально воздушному зазору,

эл. магнитная система работает при постоянстве потокосцеплений.

4) по характеру движения якоря: поворотные – якорь поворачивается вокруг какой-то оси или опоры (рис. а,б); прямоходовые – якорь перемещается поступательно.

5) по ходу якоря: длинноходовые (ход до 100 мм) и короткоходовые (до 10 мм)

Подвижная часть магнитной цепи, создающая рабочее усилие, называется якорем. При прохождении тока по намагничивающей катушке создаётся МДС, под действием которой возбуждается магнитный поток Ф.Воздушный зазор δ, меняющийся при перемещении якоря, называется рабочим. Соответственно магнитный поток, проходящий через рабочий зазор, называется рабочим.Все остальные потоки в магнитной цепи, не проходящие через рабочий зазор, называются потоками рассеяния Ф _δ.Электромагнитное усилие, развиваемое якорем, определяется магнитным потоком в рабочем зазоре δ.

ВОЛ.Магнитная проводимость воздушных зазоров.

Для прямоугольных и круглых полюсов при малом зазоре δ поле приближенно можно считать равномерным и магнитную проводимость легко определить по формуле

G _м = μ₀S/δ

S — сечение потока в зазоре; δ(l)—длина зазора; μ_{0 –} магнитная проницаемость.

При больших рабочих зазорах у краев полюсов возникает дополнительный поток, называемый потоком выпучивания. В результате при данном значении разности магнитных потенциалов полный поток из полюса увеличивается. Магнитная проводимость, равная отношению потока к разности магнитных потенциалов, возрастает по сравнению с G _м , не учитывающей поток выпучивания.

Расчёт проводимости с учетом выпучивания связан с большими трудностями ввиду сложности картины магнитного поля. Для расчета используются три основных метода:

1) по эмпирическим формулам.

2) реальное поле разбивают на простые геометрические фигуры, для которых существуют расчётные формулы.

3) графическим путём

ЧЛМТЭлектромагниты постоянного тока

Р ИС_зависимость нарастания тока в катушке при включении эл магнита постоянного тока.

Энергия, сообщенная электромагниту, равна энергии, поступившей из сети, за вычетом потерь в катушке я магнитопроводе.

При установившемся режиме. вся поступающая из сети энергия расходуется на потери в катушке.

П отокосцеплений - егозначение является сложной функцией тока. Зависимость представлена на рис. 8-3. Она учитывает нелинейность кривой намагничивания для стали и зависит от тока, материала и размеров магнитопровода и воздушного зазора. Запасенная в электромагните энергия на графике пропорциональна площади, ограниченной кривой и осью ординат (заштрихованная площадь).

При включении притягивающего электромагнита якорь переместится и приблизится к сердечнику, зазор уменьшится. Согласно закону сохранения энергии, энергия, пропорциональная площади, пошла на механическую работу перемещения якоря.

ЧЛМТЭлектромагниты переменного тока.

При переменном токе поток (рис а) изменяется по синусоидальному закону. Сила притяжения электромагнита в таком случае будет

Р = Рм* sin cot =( Рм /2)(1 – cos2ω t) т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака (рис. ,б). Сила притяжения может быть представлена в виде двух составляющих: постоянной во времени Р = Рм /2 и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной

Р = ( Рм /2)( cos2ω t) (рис в)

Если отрывное усилие электромагнита будет Ротр, то дважды за период в точке А (рис. 8-5, в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точке В - снова притягиваться, т.е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Д ля устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются коротко-замкнутыми витками (рис. 8-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса (электромагнита (70-80%).

Наконечник полюса расщепляется и на его большую часть насаживают к-з виток).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Фг, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС и возникает ток , сдвинутый на угол ω.

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Pi и Рг (рис. 8-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выще Ротр, чем и исключается вибрация якоря.

ВОЛ Статические тяговые электромагнитные характеристики могут меняться в широких пределах путем изменения фор­мы полюсов и конструктивного исполнения . Выбор формы полюсов и исполнения магнитной системы диктуется характеристикой противодействующих сил или моментов. При большом ходе якоря – до 100 мм (длинноходовые эл магниты) применяются броневые магнитные системы. В броневом электромагните создается дополнительная сила за счёт потоков рассеяния. В длинноходовых электромагнитах потоки рассеяния могут создавать до половины общего усилия. Благодаря этой осо­бенности броневые электромагниты используются в тех слу­чаях, когда требуется развить большое усилие при большом ходе. При этом начальное усилие создается в основном только за счет потоков рассеяния.

При малом ходе якоря – до 10 мм (короткоходовые эл магниты) преимущественно применяются клапанные магнитные системы

При угловом перемещении якоря используются магнитные системы с поворотным якорем.

В системах 7 и 8 при симметричном положении якоря относительно центра катушки сила равна нулю. При выходе из этого положения сила меняет знак

ВОЛ, СИЛА ТЯГИ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

Работа аппаратов, использующих электромагнит, зависит от тяговой силы, которую он развивает.