Коэффициент возврата и способы его повышения

Коэффициент возврата определяется отношением параметра отпускания к параметру срабатывания.

. (246)

Обычно К_в = 0,1…0,95 в зависимости от назначения и конструкции

электромагнита. Для контакторов и тормозных электромагнитов К_в низкий, в реле защиты К_в большой.

при U_ср.

при U_в,

где и – потоки сра- батывания и возврата при конечном

Рис. 102. К расчету К_в зазоре.

Если пренебречь насыщением магнитопровода, то можно записать

. (247)

В то же время

, отсюда . (248)

Но из рис. 103 видно, что

. (249)

Тогда, . (250)

Отсюда видно, что К_в будет тем ближе к 1 чем ближе будут лежать точки М и N, т. е. чем меньше . Следовательно, для повышения К_в необходимо сближать тяговую и механическию характеристики. Это можно сделать следующими способами.

1. Повысить жесткость противодействующей и контактных пружин (рис. 103, а) К_в2 > К_в1 т. к. .

а б

Рис. 103. Способы повышения К_в

2. Применить электромагнит с более пологой тяговой характерисьтикой. По этой причине электромагниты переменного тока имеют более высокий К_в. Соленоидные электромагниты также имеют более высокий К_в чем электромагниты с прилегающим якорем.

3. Повысить коэффициент возврата К_в можно путем увеличения конечного воздушного зазора (рис. 103, б).

Вопросы для самоконтроля

7.11.1. Запишите уравнение энергетического баланса электромагнита и поясните его составляющие.

7.11.2. Как зависит потокосцепление от тока в намагничивающей катушке электромагнита при различных значениях рабочего воздушного зазора?

7.11.3. Как определяется магнитная энергия в процессе срабатывания электромагнита?

7.11.4. Что называется статической тяговой характеристикой электромагнита?

7.11.5. Как определяется работа, совершаемая электромагнитом в процессе срабатывания, если его магнитная цепь ненасыщена?

7.11.6. Запишите выражение тяговой силы электромагнита, полученное из анализа энергетического баланса.

7.11.7. Формула Максвелла в общем виде для расчета тяговой силы электромагнита.

7.11.8. Назначение полюсного наконечника в электромагнитах постоянного тока с прилегающим якорем.

7.11.9. Тяговая характеристика электромагнита с втягивающимся якорем.

7.11.10. Тяговые силы электромагнитов переменного тока.

7.11.11. Природа вибрации якоря электромагнита переменного тока и способы ее устранения.

7.11.12. Составляющие механической характеристики электромеханического реле.

7.11.13. Задачи согласования тяговых и механических характеристик электромагнитов.

7.11.14. Параметры срабатывания и отпускания электромагнита.

7.11.15. Способы повышения коэффициента возврата.

7.12. Примеры расчета [6]

7.12.1. Для броневого электромагнита, изображенного на рис. 104, вычислить по энергетической формуле электромагнитную силу. Падением МДС в стали пренебречь, учесть влияние паразитного зазора и рассеяние. Максимальный коэффициент рассеяния якоря σ_х3 = 1,24.

Дано: l_к = 8,8∙10^{-2 м;} l_c = 4,2∙10^{-2 м; δ = 0,4∙10-2 м; δ} _е = 0,15∙10^{-2 м}.

Магнитные проводимости рабочего и паразитного зазоров Гн,

Рис. 104. Броневой электромагнит Гн. Суммарная магнитная проводимость Гн. Удельная проводимость рассеяния Гн/м. Число витков обмотки w = 2420. Ток трогания I = 1 A.

Решение. Выразим составляющие МДС через поток в рабочем зазоре

, .

Суммарная МДС

,

откуда, Вб.

Тогда, электромагнитная сила по (219) равна

Н,

где А,

производная проводимости

Гн/м.

Расчетная длина якоря

м.

7.12.2. Определить коэффициент возврата броневого электромагнита (рис. 104) по его тяговой характеристике F_э = f (δ) и характеристике противодействующих сил F_пр = f (δ) (рис. 105).

Решение. При конечном зазоре в соответствии с рис. 105 электромагнитная и противодействующая силы равны: F_эк = 480 Н; F_пр = 23 Н; тогда, их разность

∆F = F_эк – F_пр = 480 – 23 = 457 Н.

Коэффициент возврата

.

7.13.3. Рассчитать и построить тяговую характеристику для электромагнита на рис. 104, используя зависимости I = f (δ) и ψ = f (δ), приведенные на рис. 105.

Тяговую силу электромагнита рассчи-тывают по формуле

Рис. 105. Характеристики ,

электромагнита где I – ток в обмотке, А; ψ – дейст-

вующее значение среднего потокосцепления, Вб; δ – рабочий зазор, м. Производные и и определяются методом графического дифференцирования зависимостей и с учетом их масштабов (рис.106).

Для зазора δ = 5∙10^{-3 м по кривой} находим I = 0,25 А,

А/м; по кривой , соответственно, ψ = 0,35 Вб,

Вб/м.

Подставив в формулу для тяговой силы, получим

Н.

Рис. 106. Зависимости (кривая 1)

и (кривая 2)

Таблица 12. К расчету тяговой характеристики

Δ, 10-3, м	, Вб/м	, А/м	Fэ.ср, Н
2,5	– 10,2		7,16
1,5	– 10,2		10,8
0,05	– 10,2		31,7

Для других зазоров значения производных и рассчитанных сил приведены в таблице 12. По результатам расчета строим тяговую характеристику на рис. 107.

7.12.4. Найти площадь сечения магнитопровода (из стали 1212) двухкатушечного электромагнита переменного тока (рис. 108)

Рис. 107. Тяговая при известной характеристике противодейст-

характеристика вующих сил, приведенной на рис. 105, а, исходя из условия отсутствия вибрации при притянутом якоре.

Решение. Задавшись индукцией B_δ = 1,1 Тл на колене кривой намагничивания стали 1212, коэффициентом запаса по силе k_F = 1,2 и, учитывая расчетную проти водействующую силу при притянутом якоре,

F’_пр.к = 0,5∙ F_пр.к = 0,5∙30 = 15 Н.

а б

Рис. 108. Электромагнит переменного тока и его противодействующая характеристика

Определяем площадь сечения магнитопровода по приближенной формуле, полученной из уравнения Максвелла

м².

7.12.5. Найти ток трогания электромагнита переменного тока, изображенного на рис. 108, при начальной противодействующей силе F_пр = 4 Н. Соответствующая начальному положению якоря производная индуктивности равна Гн/м, где L_н – индуктивность катушки при начальном воздушном зазоре.

Решение. Найдем ток трогания по формуле

А.