Paràmetres i característiques dels electroimants

Característiques bàsiques dels electroimants

Les més habituals són les característiques dinàmiques que expliquen els canvis en n. C. electroimant en el procés del seu treball a causa de l'acció de l'EMF d'autoinducció i moviment, i també té en compte la fricció, l'amortiment i la inèrcia de les parts mòbils.

Per a algunes espècies electroimants (electroimants d'alta velocitat, vibradors electromagnètics, etc.) el coneixement de les característiques dinàmiques és obligatori, ja que només aquestes caracteritzen el procés de treball d'aquests electroimants. Tanmateix, l'obtenció de característiques dinàmiques requereix molt treball computacional. Per tant, en molts casos, especialment quan no es requereix una determinació precisa del temps de viatge, es limiten a informar de característiques estàtiques.

Les característiques estàtiques s'obtenen si no tenim en compte l'efecte sobre el circuit elèctric de l'EMF posterior que es produeix durant el moviment de l'induït de l'electroimant, és a dir. suposem que el corrent a la bobina de l'electroimant no canvia i és igual, per exemple, al corrent de funcionament.

Les característiques més importants de l'electroimant des del punt de vista de la seva avaluació preliminar són les següents:

1. Característica estàtica de tracció de l'electroimant... Representa la dependència de la força electromagnètica de la posició de l'induït o del buit de treball per a diferents valors constants de la tensió subministrada a la bobina o del corrent a la bobina:

Fe = f (δ) a U = const

o Fe = f (δ)in I= const.

Arròs. 1. Tipus típics de càrregues electromagnètiques: a — mecanisme de bloqueig, b — quan s'aixeca una càrrega, c — en forma de molla, d — en forma d'una sèrie de molles d'entrada, δn — joc inicial, δk és el final liquidació.

2. Característica de les forces oposades (càrrega) de l'electroimant... Representa la dependència de les forces oposades (en el cas general, reduïdes al punt d'aplicació de la força electromagnètica) de l'espai de treball δ (Fig. 1). ): Fn = f (δ)

La comparació de les característiques oposades i de tracció permet treure una conclusió (preliminarment, sense tenir en compte la dinàmica) sobre l'operabilitat de l'electroimant.

Perquè l'electroimant funcioni amb normalitat, és necessari que la característica de tracció en tot el rang de canvis en el curs de l'armadura passi per sobre de l'oposat, i per a un alliberament clar, al contrari, la característica de tracció ha de passar per sota. el contrari (Fig. 2).

Arròs. 2. Cap a la coordinació de les característiques de les forces actives i oposades

3. Característica de càrrega de l'electroimant... Aquesta característica relaciona el valor de la força electromagnètica i la magnitud de la tensió aplicada a la bobina o el corrent en ella amb una posició fixa de l'induït:

Fe = f (u) i Fe = f (i) en δ= const

4.Electroimant de treball condicionalment útil... Es defineix com el producte de la força electromagnètica corresponent al buit de funcionament inicial pel valor de la carrera de l'induït:

Wny = Fn (δn — δk) en Аz= const.

El valor del treball útil condicional per a un electroimant determinat és una funció de la posició inicial de l'induït i la magnitud del corrent a la bobina de l'electroimant. A la fig. La figura 3 mostra la característica de l'electroimant de tracció estàtica Fe = f (δ) i la corba Wny = Fn (δ). L'àrea ombrejada és proporcional a Wny en aquest valor de δn.

Arròs. 3... Funcionament condicionalment útil d'un electroimant.

5. Eficiència mecànica d'un electroimant — el valor relatiu del treball útil condicional Wny en comparació amb el màxim possible (corresponent a l'àrea ombrejada més gran) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

A l'hora de calcular un electroimant, s'aconsella escollir el seu joc inicial de manera que l'electroimant doni el màxim treball útil, és a dir. δn correspon a Wp.ym (Fig. 3).

6. Temps de resposta d'un electroimant: el temps des del moment en què s'aplica el senyal a la bobina de l'electroimant fins a la transició de l'induït en la seva posició final. En igualtat de coses, aquesta és una funció de la força oposada inicial Fn:

TSp = f (Fn) a U = const

7. La característica de calefacció és la dependència de la temperatura d'escalfament de la bobina de l'electroimant de la durada de l'estat d'encesa.

8. Factor Q d'un electroimant, definit com la relació entre la massa de l'electroimant i el valor del treball útil condicional:

D = massa de l'electroimant / Wpu

9.Índex de rendibilitat, que és la relació entre la potència consumida per la bobina de l'electroimant i el valor del treball útil condicional:

E = potència consumida / Wpu

Totes aquestes característiques permeten establir la idoneïtat d'un determinat electroimant per a determinades condicions del seu funcionament.

Paràmetres electromagnètics

A més de les característiques enumerades anteriorment, també tindrem en compte alguns dels principals paràmetres dels electroimants. Aquests inclouen els següents:

a) Potència consumida per l'electroimant... La potència limitadora consumida per un electroimant es pot limitar tant per la quantitat d'escalfament admissible de la seva bobina com en alguns casos per les condicions de potència del circuit de la bobina de l'electroimant.

Per als electroimants de potència, per regla general, la limitació és el seu escalfament durant el període d'encesa. Per tant, la quantitat d'escalfament admissible i la seva correcta comptabilitat són factors tan importants en el càlcul com la força i la carrera donades de l'induït.

L'elecció d'un disseny racional, tant en termes magnètics com mecànics, així com pel que fa a les característiques tèrmiques, permet obtenir, sota determinades condicions, un disseny amb dimensions i pes mínims i, en conseqüència, el preu més baix. L'ús de materials magnètics i cables de bobinat més avançats també contribueix a augmentar l'eficiència del disseny.

En alguns casos, electroimants (per a relleu, reguladors, etc.) es dissenyen sobre la base d'aconseguir el màxim esforç, és a dir. el consum mínim d'energia per a una determinada operació útil. Aquests electroimants es caracteritzen per forces i xocs electromagnètics relativament petites i peces mòbils lleugeres.L'escalfament dels seus bobinatges és molt inferior al permès.

Teòricament, la potència consumida per un electroimant es pot reduir arbitràriament augmentant corresponentment la mida de la seva bobina. Pràcticament, el límit d'això es crea per la longitud creixent de la volta mitjana de la bobina i la longitud de la línia central de la inducció magnètica, amb el resultat que augmentar la mida de l'electroimant esdevé ineficient.

b) Factor de seguretat... En la majoria dels casos n. v. iniciació es pot considerar igual a n. c) accionament d'un electroimant.

La relació de n. c) corresponent al valor estacionari del corrent, k n. amb l'accionament (N.S. crític) (vegeu la figura 2) s'anomena factor de seguretat:

ks = Azv / AzSr

El factor de seguretat d'un electroimant, segons les condicions de fiabilitat, s'escull sempre més d'un.

v) Un paràmetre disparador és el valor mínim de n. c) corrent o tensió a la qual s'acciona l'electroimant (movent l'induït de δn a δDa se).

G) Paràmetre de llançament: el valor màxim de n, respectivament. s, corrent o tensió en què l'induït de l'electroimant torna a la seva posició original.

e) Percentatge de retorn... La proporció de n.c en què l'induït torna a la seva posició original, a n. c. l'accionament s'anomena coeficient de retorn de l'electroimant: kv = Азv / АзСр

Per als electroimants neutres, els valors del coeficient de retorn sempre són inferiors a un, i per a diferents dissenys poden ser de 0,1 a 0,9. Al mateix temps, aconseguir valors propers als dos límits és igualment difícil.

El coeficient de retorn és de màxima importància quan la característica oposada és el més propera possible a la característica d'atracció de l'electroimant. Disminuir la carrera del solenoide també augmenta la velocitat de retorn.