Sähkömagneettien parametrit ja ominaisuudet
Sähkömagneettien perusominaisuudet
Yleisimmät ovat dynaamiset ominaisuudet, jotka ottavat huomioon n:n muutokset. c. sähkömagneetti työssään itseinduktion ja liikkeen EMF:n vaikutuksesta ja ottaa huomioon myös liikkuvien osien kitkan, vaimennuksen ja inertian.
Joillekin lajeille sähkömagneetit (nopeat sähkömagneetit, sähkömagneettiset täryttimet jne.) dynaamisten ominaisuuksien tuntemus on pakollista, koska vain ne kuvaavat tällaisten sähkömagneettien työskentelyprosessia. Dynaamisten ominaisuuksien saaminen vaatii kuitenkin paljon laskennallista työtä. Siksi monissa tapauksissa, varsinkin kun tarkkaa matka-ajan määritystä ei vaadita, ne rajoittuvat staattisten ominaisuuksien ilmoittamiseen.
Staattiset ominaisuudet saadaan, jos ei oteta huomioon sähkömagneetin ankkurin liikkeen aikana tapahtuvaa vaikutusta taka-EMF:n sähköpiiriin, ts. oletetaan, että sähkömagneetin käämin virta on muuttumaton ja yhtä suuri kuin esimerkiksi käyttövirta.
Sähkömagneetin tärkeimmät ominaisuudet sen alustavan arvioinnin kannalta ovat seuraavat:
1. Sähkömagneetin veto-staattinen ominaisuus... Se edustaa sähkömagneettisen voiman riippuvuutta ankkurin asennosta tai työvälistä kelaan syötetyn jännitteen tai käämin virran eri vakioarvoille:
Fe = f (δ) kun U = vakio
tai Fe = f (δ)in I = vakio.
Riisi. 1. Tyypilliset sähkömagneettisten kuormien tyypit: a — lukitusmekanismi, b — kuormaa nostettaessa, c — jousen muodossa, d — syöttöjousien sarjana, δn — alkuvälys, δk on lopullinen puhdistuma.
2. Sähkömagneetin vastakkaisten voimien (kuormituksen) ominaisuus... Se edustaa vastakkaisten voimien (yleensä sähkömagneettisen voiman kohdistamispisteeseen vähennettynä) riippuvuutta työraosta δ (kuva 1). ): Fn = f (δ)
Vastakkaisten ja vetoominaisuuksien vertailu mahdollistaa johtopäätöksen (ennakolta, ottamatta huomioon dynamiikkaa) sähkömagneetin toimivuudesta.
Jotta sähkömagneetti toimisi normaalisti, on välttämätöntä, että vetoominaisuus koko ankkurin kulun muutosalueella ylittää vastakkaisen, ja selkeää vapautumista varten veto-ominaisuuden on päinvastoin ohitettava alempana. vastakkainen (kuva 2).
Riisi. 2. Kohti aktiivisten ja vastakkaisten voimien ominaisuuksien yhteensovittamista
3. Sähkömagneetin kuormituskäyrä... Tämä ominaisuus kuvaa sähkömagneettisen voiman arvoa ja kelaan kohdistetun jännitteen suuruutta tai siinä olevaa virtaa ankkurin kiinteään asentoon:
Fe = f (u) ja Fe = f (i) δ = vakio
4.Ehdollisesti hyödyllinen työsähkömagneetti... Se määritellään alkuperäistä toimintarakoa vastaavan sähkömagneettisen voiman tulona ankkurin iskun arvolla:
Wny = Fn (δn — δk) in Аz= const.
Tietyn sähkömagneetin ehdollisen hyödyllisen työn arvo on ankkurin alkuasennon ja sähkömagneettikelan virran suuruuden funktio. Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty staattisen vetovoiman ominaiskäyrä Fe = f (δ) ja käyrä Wny = Fn (δ) sähkömagneetti. Varjostettu alue on verrannollinen Wny-arvoon tällä δn:n arvolla.
Riisi. 3… Ehdollisesti hyödyllinen sähkömagneetin toiminta.
5. Sähkömagneetin mekaaninen hyötysuhde — ehdollisen hyödyllisen työn Wny suhteellinen arvo maksimiin verrattuna (vastaa suurinta varjostettua aluetta) Wp.y m:
ηfur = Wny / Wp.y m
Sähkömagneettia laskettaessa on suositeltavaa valita sen alkuvälys siten, että sähkömagneetti antaa maksimaalisen hyödyllisen työn, ts. δn vastaa arvoa Wp.ym (kuvio 3).
6. Sähkömagneetin vasteaika — aika siitä hetkestä, kun signaali syötetään sähkömagneetin käämiin, siihen asti, kun ankkuri siirtyy lopulliseen asentoonsa. Jos kaikki muut asiat ovat samat, tämä on alkuperäisen vastavoiman Fn funktio:
TSp = f (Fn), kun U = vakio
7. Lämmitysominaisuus on sähkömagneettikäämin kuumennuslämpötilan riippuvuus päällä-tilan kestosta.
8. Sähkömagneetin Q-kerroin, joka määritellään sähkömagneetin massan suhteeksi ehdollisen hyödyllisen työn arvoon:
D = sähkömagneetin massa / Wpu
9.Kannattavuusindeksi, joka on sähkömagneettikelan kuluttaman tehon suhde ehdollisen hyödyllisen työn arvoon:
E = kulutettu teho / Wpu
Kaikki nämä ominaisuudet mahdollistavat tietyn sähkömagneetin sopivuuden sen tiettyihin toimintaolosuhteisiin.
Sähkömagneettiset parametrit
Yllä lueteltujen ominaisuuksien lisäksi tarkastelemme myös joitain sähkömagneettien pääparametreja. Näitä ovat seuraavat:
a) Sähkömagneetin kuluttama teho... Sähkömagneetin kuluttamaa rajatehoa voivat rajoittaa sekä kelan sallitun kuumennuksen määrä että joissain tapauksissa sähkömagneetin käämin piirin tehoolosuhteet.
Tehosähkömagneettien rajoituksena on pääsääntöisesti niiden lämmitys päällekytkentäjakson aikana. Siksi sallitun lämmityksen määrä ja sen oikea laskenta ovat yhtä tärkeitä tekijöitä laskennassa kuin ankkurin annettu voima ja isku.
Järkevän rakenteen valinta sekä magneettisesti että mekaanisesti sekä lämpöominaisuuksien osalta mahdollistaa tietyissä olosuhteissa suunnittelun, jolla on vähimmäismitat ja -paino ja siten alhaisin hinta. Kehittyneempien magneettisten materiaalien ja käämitysjohtojen käyttö lisää myös suunnittelun tehokkuutta.
Joissakin tapauksissa sähkömagneetit (esim rele, säätimet jne.) on suunniteltu maksimaalisen vaivan saavuttamisen perusteella, ts. tietyn hyödyllisen toiminnon vähimmäisenergiankulutus. Tällaisille sähkömagneeteille on ominaista suhteellisen pienet sähkömagneettiset voimat ja iskut sekä kevyet liikkuvat osat.Niiden käämien lämmitys on paljon sallittua alhaisempi.
Teoriassa sähkömagneetin kuluttamaa tehoa voidaan mielivaltaisesti vähentää lisäämällä vastaavasti sen käämin kokoa. Käytännössä tälle rajan muodostaa käämin keskikierroksen pituuden ja magneettisen induktion keskilinjan pituuden lisääntyminen, minkä seurauksena sähkömagneetin koon kasvattaminen tulee tehotonta.
b) Turvallisuustekijä… Useimmissa tapauksissa n. v. aloitusta voidaan pitää yhtä suurena kuin n. c. sähkömagneetin aktivointi.
n:n suhde. c. joka vastaa virran stationaarista arvoa, k n. aktivoinnin kanssa (kriittinen N.S.) (katso kuva 2) kutsutaan turvatekijäksi:
ks = Azv / AzSr
Sähkömagneetin turvakerroin valitaan luotettavuusolosuhteiden mukaan aina useamman kuin yhden.
v) Liipaisuparametri on n:n minimiarvo. c. virta tai jännite, jolla sähkömagneetti aktivoituu (siirtää ankkuria arvosta δn arvoon δDa se).
G) Vapautusparametri — n:n maksimiarvo. s, virta tai jännite, jolla sähkömagneetin ankkuri palaa alkuperäiseen asentoonsa.
e) Palautusprosentti… n.c:n suhde, jolla ankkuri palaa alkuperäiseen asentoonsa, arvoon n. c. aktivoitumista kutsutaan sähkömagneetin paluukertoimeksi: kv = Азv / АзСр
Neutraaleille sähkömagneeteille tuottokertoimen arvot ovat aina pienempiä kuin yksi, ja eri malleissa ne voivat olla 0,1 - 0,9. Samanaikaisesti molempia rajoja lähellä olevien arvojen saavuttaminen on yhtä vaikeaa.
Paluukerroin on tärkein, kun vastakkainen ominaisuus on mahdollisimman lähellä sähkömagneetin vetoominaisuutta. Solenoidin iskun pienentäminen lisää myös paluunopeutta.