Динамические характеристики и способы повышения быстродействия ИЭММ

Динамические характеристики срабатывания, определяющие быстродействие ИЭММ, являются важнейшими характеристиками приборных ИЭММ. К ним относятся время срабатывания при включении t'_cp и время срабатывания при отключении t''_cp ИЭММ.

В зависимости от значений времени срабатывания ИЭММ условно делят на быстродействующие (t'_cp < 50 мс), ИЭММ с нормальным временем действия (t'_cp = 50... 150 мс) и ИЭММ замедленного действия ((t'_cp >150 мс). Быстродействие специальных ИЭММ может достигать значения порядка мс.

Временем срабатывания при включении называется время с момента включения обмотки до момента полной остановки якоря (будем отождествлять в дальнейшем время срабатывания ИЭММ с временем срабатывания ЭМ). Временем срабатывания при отключении называется время с момента отключения обмотки до момента возврата якоря в начальное положение.

Быстродействие ИЭММ можно повысить следующими способами:

выбором рациональной конструктивной схемы ЭМ; магнитопровод ЭМ желательно выполнять таким, чтобы потоки рассеяния по возможности участвовали в создании силы притяжения и чтобы свести к минимуму размер паразитных зазоров;

всемерным уменьшением вихревых токов в электропроводных частях ЭМ; наличие вихревых токов при срабатывании ЭМ обусловливается изменением магнитного потока вследствие изменения магнитного сопротивления ему при изменении рабочего зазора; вихревые токи замыкаются в плоскостях, параллельных плоскостям токов намагничивающей обмотки; вихревые токи могут быть уменьшены путем выполнения магнитопровода наборным из отдельных пластин (шихтованным), применением для магнитопровода материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением (кремнистых сталей), использованием разрезов на возможных путях вихревых токов; при этом недопустимо применение неразрезных металлических каркасов катушек, направляющих втулок якоря-сердечника в соленоидных ЭМ и т. п.

уменьшением хода якоря, массы подвижных частей ИЭММ (и в первую очередь массы т якоря) и противодействующих сил,

увеличением подводимой мощности к ЭМ (увеличением напряжения питания U или уменьшением сопротивления R обмотки); Если перечисленные способы не позволяют достичь желаемого результата, то можно использовать форсирование ЭМ, т. е. повышение подводимой мощности только во время срабатывания ИЭММ.

Форсирование можно достичь применением дополнительной обмотки, которая после срабатывания ИЭММ отключается от источника питания его же нормально-замкнутыми контактами;

применением специальных электронных форсирующих схем питания, обеспечивающих в момент срабатывания напряжение питания, превышающее напряжение питания ЭМ во включенном состоянии.

Особенности расчета ИЭММ. Специфика и сложность расчета ИЭММ связаны в основном с наличием в нем электромагнита, расчет которого существенно отличается от расчета механических элементов приборов. Расчет последних, как известно, выполняется по сравнительно простым и точным формулам практически в один прием; их характеристики (геометрические размеры и пр.) находят либо сразу (см. расчет упругих элементов, опор, фрикционных передач), либо в два этапа, когда на первом этапе производят так называемый проектный расчет и определяют основные размеры механических элементов в основном с учетом гарантии одного какого-то вида их прочности, а на втором этапе может следовать проверочный расчет для проверки выполнения условия другого вида прочности (см. расчет, например, зубчатых передач). Что же касается расчета ЭМ, то он не может быть выполнен в один прием, поскольку информации, необходимой для расчета, как правило, в этом случае недостаточно и приходится на первых порах при определении основных характеристик задаваться другими расчетными характеристиками и по ходу расчета неоднократно проверять, насколько удачно приняты значения этих характеристик, насколько они отвечают требованиям задания, и при необходимости часть расчета или даже полностью весь расчет повторять.

Основные исходные данные, необходимые для проектирования ИЭММ, которые устанавливаются требованиями технического задания, следующие: характер движения оконечного элемента передаточного механизма ИЭММ и его механическая характеристика, т. е. зависимость сил полезного сопротивления, действующих на конечный элемент, от его перемещения; режим питания, номинальное значение напряжения питания и его отклонения; допускаемая температура нагрева обмотки ЭМ; режим работы (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный); характеристика среды, в которой должен работать ИЭММ (отдельно может не задаваться, если она известна из общих исходных данных на весь проектируемый прибор); требования к отдельным характеристикам и параметрам ИЭММ (например, к динамическим характеристикам, массе, габаритам, потребляемой мощности, стоимости и т. д.); производственно-технологические требования — вид производства (единичное серийное, массовое), предпочтительное применение отдельных материалов, технологических процессов, унифицированных деталей, узлов и т. д.; данные о приборе, для которого предназначено ИЭММ. Обычно это общие данные для всего прибора в целом, но они могут определить некоторые требования и к ИЭММ. Примером таких сведений являются эксплуатационные условия работы (продолжительность эксплуатации, температура, давление окружающей среды, действие линейных и вибрационных перегрузок и т. д.). В общем случае исходные данные далеко не исчерпываются перечисленными выше.