Parametrar och egenskaper hos elektromagneter

Grundläggande egenskaper hos elektromagneter

De vanligaste är dynamiska egenskaper som står för förändringar i n. c. elektromagnet i processen av sitt arbete på grund av verkan av EMF av självinduktion och rörelse, och även ta hänsyn till friktion, dämpning och tröghet hos rörliga delar.

För vissa arter elektromagneter (höghastighetselektromagneter, elektromagnetiska vibratorer, etc.) kunskap om de dynamiska egenskaperna är obligatorisk, eftersom endast de karakteriserar arbetsprocessen för sådana elektromagneter. Men att erhålla dynamiska funktioner kräver mycket beräkningsarbete. Därför är de i många fall, särskilt när noggrann resttidsbestämning inte krävs, begränsade till att rapportera statiska egenskaper.

De statiska egenskaperna erhålls om vi inte tar hänsyn till effekten på den elektriska kretsen av den bakre EMF som uppstår under rörelsen av elektromagnetens ankare, d.v.s. vi antar att strömmen i elektromagnetens spole är oförändrad och lika med till exempel driftströmmen.

De viktigaste egenskaperna hos elektromagneten ur dess preliminära utvärderingssynpunkt är följande:

1. Statisk dragkraftsegenskap för elektromagneten... Den representerar beroendet av den elektromagnetiska kraften på ankarets position eller arbetsgapet för olika konstanta värden på spänningen som tillförs spolen eller strömmen i spolen:

Fe = f (δ) vid U = konst

eller Fe = f (δ)i I= konst.

Ris. 1. Typiska typer av elektromagnetiska belastningar: a — låsmekanism, b — när en last lyfts, c — i form av en fjäder, d — i form av en serie ingångsfjädrar, δn — initialt spel, δk är det slutliga spelet. undanröjning.

2. Karakteristisk för de motsatta krafterna (belastningen) hos elektromagneten... Den representerar beroendet av de motsatta krafterna (i det allmänna fallet reducerat till punkten för applicering av den elektromagnetiska kraften) på arbetsgapet δ (Fig. 1) ): Fn = f (δ)

Jämförelsen av de motsatta och dragegenskaperna gör det möjligt att dra en slutsats (preliminärt, utan att ta hänsyn till dynamiken) om elektromagnetens funktion.

För att elektromagneten ska fungera normalt är det nödvändigt att dragkarakteristiken i hela området av förändringar i ankarets lopp passerar över den motsatta, och för en tydlig frigöring måste tvärtom dragkarakteristiken passera under den motsatta (fig. 2).

Ris. 2. Mot samordning av egenskaperna hos de aktiva och motsatta krafterna

3. Belastningskaraktäristik för elektromagneten... Denna egenskap relaterar värdet på den elektromagnetiska kraften och storleken på spänningen som appliceras på spolen eller strömmen i den med ett fast läge för ankaret:

Fe = f (u) och Fe = f (i) i δ= konst

4.Villkorligt användbar arbetselektromagnet... Den definieras som produkten av den elektromagnetiska kraft som motsvarar det initiala arbetsgapet med värdet på ankarslaget:

Wny = Fn (δn — δk) i Аz= konst.

Värdet på det villkorade användbara arbetet för en given elektromagnet är en funktion av ankarets initiala position och storleken på strömmen i elektromagnetspolen. I fig. 3 visar karakteristiken för statisk dragkraft Fe = f (δ) och kurvan Wny = Fn (δ) elektromagnet. Det skuggade området är proportionellt mot Wny vid detta värde på δn.

Ris. 3... Villkorligt användbar drift av en elektromagnet.

5. Mekanisk verkningsgrad för en elektromagnet — det relativa värdet av det villkorade användbara arbetet Wny jämfört med det maximala möjliga (motsvarande det största skuggade området) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Vid beräkning av en elektromagnet är det lämpligt att välja dess initiala spel på ett sådant sätt att elektromagneten ger maximalt användbart arbete, d.v.s. δn motsvarar Wp.ym (fig. 3).

6. Svarstid för en elektromagnet — tiden från det att signalen appliceras på elektromagnetens spole tills ankarets övergång till sitt slutliga läge. Allt annat lika är detta en funktion av den initiala motkraften Fn:

TSp = f (Fn) vid U = konst

7. Värmekarakteristik är beroendet av uppvärmningstemperaturen för elektromagnetspolen på varaktigheten av påslaget.

8. Q-faktor för en elektromagnet, definierad som förhållandet mellan elektromagnetens massa och värdet av det villkorade användbara arbetet:

D = massa av elektromagnet / Wpu

9.Lönsamhetsindex, som är förhållandet mellan den effekt som förbrukas av elektromagnetspolen och värdet av det villkorade användbara arbetet:

E = förbrukad effekt / Wpu

Alla dessa egenskaper gör det möjligt att fastställa lämpligheten av en given elektromagnet för vissa driftsförhållanden.

Elektromagnetiska parametrar

Förutom egenskaperna som anges ovan kommer vi också att överväga några av huvudparametrarna för elektromagneter. Dessa inkluderar följande:

a) Effekt som förbrukas av elektromagneten... Den begränsande effekten som förbrukas av en elektromagnet kan begränsas både av mängden tillåten uppvärmning av dess spole och i vissa fall av kretseffektförhållandena för elektromagnetens spole.

För kraftelektromagneter är begränsningen som regel dess uppvärmning under påslagningsperioden. Därför är mängden tillåten uppvärmning och dess korrekta redovisning lika viktiga faktorer i beräkningen som ankarets givna kraft och slag.

Valet av en rationell design, både i magnetiska och mekaniska termer, såväl som i termer av termiska egenskaper, gör det möjligt att under vissa förhållanden få en design med minsta dimensioner och vikt och följaktligen det lägsta priset. Användningen av mer avancerade magnetiska material och lindningstrådar bidrar också till att öka designeffektiviteten.

I vissa fall kan elektromagneter (till relä, regulatorer etc.) är utformade utifrån att uppnå maximal ansträngning, d.v.s. den lägsta energiförbrukningen för en given användbar operation. Sådana elektromagneter kännetecknas av relativt små elektromagnetiska krafter och stötar och lätta rörliga delar.Uppvärmningen av deras lindningar är mycket lägre än tillåtet.

Teoretiskt sett kan den effekt som förbrukas av en elektromagnet reduceras godtyckligt genom att på motsvarande sätt öka storleken på dess spole. I praktiken skapas gränsen för detta av den ökande längden på spolens medelvarv och längden på den magnetiska induktionens mittlinje, med resultatet att en ökning av storleken på elektromagneten blir ineffektiv.

b) Säkerhetsfaktor... I de flesta fall n. v. initiering kan anses lika med n. c. aktivering av en elektromagnet.

Förhållandet mellan n. c. motsvarande det stationära värdet av strömmen, k n. med aktivering (kritisk N.S.) (se fig. 2) kallas säkerhetsfaktorn:

ks = Azv / AzSr

Säkerhetsfaktorn för en elektromagnet, enligt tillförlitlighetsförhållandena, väljs alltid mer än en.

v) En triggerparameter är minimivärdet på n. c. ström eller spänning vid vilken elektromagneten aktiveras (flyttar ankaret från δn till δDa se).

G) Släppparameter — maxvärdet för n, respektive. s, ström eller spänning vid vilken elektromagnetens ankare återgår till sitt ursprungliga läge.

e) Procentandel av avkastning... Förhållandet n.c vid vilket ankaret återgår till sin ursprungliga position, till n. c. aktivering kallas returkoefficienten för elektromagneten: kv = Азv / АзСр

För neutrala elektromagneter är värdena för returkoefficienten alltid mindre än en, och för olika konstruktioner kan de vara från 0,1 till 0,9. Samtidigt är det lika svårt att uppnå värden nära båda gränserna.

Returkoefficienten är av störst betydelse när den motsatta karakteristiken är så nära som möjligt dragkarakteristiken för elektromagneten. Att minska solenoidens slag ökar också returhastigheten.