Электромагниты с внешним притягивающимся якорем и с втягивающимся якорем. Электромагнитная статическая тяговая характеристика электромагнитов и способы ее регулирования

1. Электромагниты с втягивающимся якорем (рис 4.4). В зависимости от формы магнитопровода они подразделяются

а) с U образным магнитопроводом

здесь Fэм создаётся только рабочим потоком.

Поэтому: 1) Fэм создаётся рабочим Ф_δ. 2) Fэм при срабатывании нарастает по гиперболе, однако экспериментальные исследования показали, что с ↓δ эл магнитная хар-ка всё более отклоняется от закона гиперболы в сторону ↓ Fэм. Это объясняется тем, что с ↓δ магнитная система насыщается в результате .

Регулирование эл магнитные силы путём изменения диаметра полюсного наконечника при δ=δн

при δ=δк практически не изменяется, не зависит он наличия полюсного наконечника.

б) С Ш образной магнитной системой

В процессе срабатывания происходит перераспределение потоков.

В - создаётся Fэм. доп, когда ↑ весь поток как и в U образной системе. Мэм будет ещё более ↑ из- за↑ плеча силы.

в) Электромагниты с подковообразной магн системой и двумя катушками.

Достоинства - даёт поток Ф рабочий через два зазора, а значит нет паразитного зазора. Недостатки IWср- повышенное, поэтому меньшая чувствительность.

г) Электромагниты с цилиндрической магн системой не имеют паразитных зазоров поэтому развивают большие усилия при ↓δ. Нашли применение в качестве ударных магнитов и Эл магнитных муфтах.

д) >> при конечном δ. Данные магниты за счёт имеют повышенную чувствительность.

e) Клапанные электромагниты благодаря простоте и технологичности, удобству регулирования Fэм=f(δ) повышенной чувствительности, быстродействию нашли широкое применение в реле и др устройствах.

2. Электромагниты с втягивающимся якорем. в них кроме Фраб, имеется Фs1 с якоря Фs2, кот. замыкаются на станине.

Фs1 существенно ↑Fэм при повышенных δ до 30%, при ↓δ >> ₁ добавка Fэм от Фs1 становится =0.

Основной способ регулирования крутизны характеристики путём изменения угла конусности полюсов α Fэм.н ↑ из-за ∟α↓ значит ↑S полюса в 1/sinα раз. А значит проводимость Gδ↑ в 1/sinα² раз. Сопротивление стали постоянно значит Fэм.к= const.

Втягивающие эл магниты применяются в качестве силовых.

3. Эл магниты с уравновешенным якорем.

а) Ось вращения якоря проходит через центр его массы в результате эл магниты ха­рактеризуются повышенной вибростойкос­тью, стойкость к линейным ускорениям важно для эл магнитов работающих на подвижном транспорте.

б) Они имеют меньшие габариты, ↓Фs ↑ чувствительность сравнению с клапанными. Дальнейшее развитие – с внутри катушечным якорем. что позволило ещё большее ↓ габариты и ↑ чувствительность магнита.

4. Полярные эл магниты.

В отличие от неполярных реагируют на полярность входного сигнала, при одной полярности в одну строну, а при другой в другую; в качестве примера принцип действия одного из реле.

Срабатывающий стержень на базе постоянного магнита который создаёт поляризующий поток Фп₁, этот поток выйдя и постоянного магнита разбивается на 2 потока.

и

Если якорь в нейтральном положении, то = сила действующая на якорь=0.

При подаче управляющего сигнала обмотки Wу создаёт управляющий поток Фу, который будет замыкаться по крайним стержням не заходя в средний стержень. При этом первом зазоре Фу будет складываться с Фп, а в другой вычитаться. В результате возникает Fрез, которая будет направлена к тому полюсу под которым потоки складываются.

При притянутом якоре к одному из полюсов управляющий сигнал можно убрать, якорь будет удерживаться Fэм от потока Фп.

- отклонение якоря от нейтрального положения.

Чтобы ↑ чувствительность реле нужно ↓Фп, ↓Х, а чтобы мощное реле надо ↑ Фп и ↑Х. В данном случае проявляется общая закономерность всех устройств.

Рассмотренный эл магнит является двух стабильным, он имеет два стабильных положения. чтобы получить 1 стаб положение- возвратная пружина.

Полярные эл магниты по сравнению с нейтральными хар-ся 1) чувствительностью по отношению к полярности сигнала. 2) обладают высокой чувствительностью, мощность срабатывания на порядок ниже. 3) большое быстродействие. 4) импульсное управление, что снижает мощность управления.

Недостатки Меньшая Рвых, повышенная сложность и стоимость.

Применяются 1) В качестве ЭП поляризованного реле. 2) В устройствах проводной связи.

Fэм=f(δ) рассчитывается из условия постоянства тока катушки. Называется статической электромагнитной тяговой характеристикой., расчет её ведётся по энергетической формуле. А при конечном положении якоря – по формуле Максвелла. Знание Fэм=f(δ) необходимо для оценки надежности работы эл. магнита. Эл. магниты надёжно срабатывают, если Fэм=f(δ) рассчитывается при min возможном U. U=0.85U_ном и горячем состоянии обмотки R=Rгор идёт выше противодействующей характеристики Fпр=φ(δ). Даже касание этих характеристик недопустимо, т.к Fэм=f(δ) нарастает по статической, а не динамической характеристике. Слишком увеличивать её нельзя так как ↑ удар, ↑ износ магнитной системы, ↑ масса и габариты.

Она будет согласована, если δ=δкр, Fэм.кр=Кз*Fпр.кр.

Под δкр понимается такой δ при котором электро магнитная система характеристика которой наиболее близко подходит противодействующей характеристике.

Кз=1,2…1,5 для маломощных, Кз=1,5…3 для реле.

Взаимное расположение характеристик Мэм и Мпр определяет один из важнейших параметров электромагнитов

коэффициент возврата.

, , , - напряжения и токи при возврате и срабатывании.

Это такие значения U и I катушки при которых Эл магнит ещё срабатывает, характеристика проходит выше противодействующей (кривая 2).

, - напряжение и ток возврата - это наибольшее U и I катушки, при котором электромагнит возвращается в исходное положение.

Квозв - определяет ширину петли релейной характеристики электро­магнита.. Можно показать, что при δ=δкр и I=Iкр то, Fэм.к=К*Iср². а при δ=δк и I=Iв, то Fэм.к=К*Iв²

К - коэффициент зависящий от геометрии магнита.

- превышение эл. магнитной характеристики при Iср над противодействующей при притянутом конечном положении якоря <1. Для ↑Кв необходимо ↓ это достигается 1)выполнение эл магнита с более пологой хар-кой. 2) ↑ конечного зазора δк с помощью неферромагнитных прокладок или штифтов. 3) Fпр.к начального положения возвратной пружины.