Пояснения к работе. Электромагнит переменного тока имеет ряд особенностей по

Электромагнит переменного тока имеет ряд особенностей по

сравнению с электромагнитом постоянного тока. Величина тока зависит от

активного и реактивного сопротивления обмотки и определяется по

формуле

I =

I – ток обмотки, А;

U – напряжение, В;

R – активное сопротивление, Ом;

ω – угловая частота, 1/с;

L – индуктивность, Гн.

Если не учитывать потоки рассеяния, выпучивания и насыщения

стали, то индуктивность можно определить как

L = W Λ_δ = W µ₀ ,

где W – число витков обмотки;

Λ_δ – магнитная проводимость воздушного зазора, Гн;

µ₀ – магнитная проницаемость воздуха, Гн/м ( µ₀=1.256·10^-6 Гн/м);

S – сечение полюса, м²;

δ – воздушный зазор, м.

С увеличением зазора вследствие уменьшения индуктивности

обмотки ток увеличивается и стремится к значению U/R.

При малых зазорах (замкнутая магнитная система, якорь притянут)

ток в обмотке имеет наименьшее значение, являясь намагничивающим

током магнитопровода. Этот ток называется рабочим током обмотки I .

Ток в обмотке при начальном положении якоря (якорь

называется пусковым током ( I_пуск ). Отношение I_пуск / I

кратностью тока (находится в пределах от 5 до 15).

В магнитных цепях переменного тока можно считать, что

потокосцепление не меняется при изменении воздушного зазора.

Активное сопротивление обмотки намного меньше реактивного

R << ωL . Если им пренебречь, то напряжение, приложенное к обмотке,

полностью уравновешивается ЭДС самоиндукции и для синусоидальных

величин можно принять:

= const ,

где Ф – магнитный поток (среднее значение), сцепленный с обмоткой,

Вб;

f – частота, питающего напряжения.

Тогда по формуле Максвелла определится среднее значение

электромагнитной силы:

P_э =

Следовательно, при принятых допущениях, сила тяги не зависит от

зазора. В действительности, вследствие рассеяния и выпучивания, рабочий

поток в зазоре меньше полного потока. Активное сопротивление обмотки

ограничивает ток, а, следовательно, и поток в системе. Это приводит к

уменьшению силы при возрастании воздушного зазора. Однако тяговая

характеристика электромагнита переменного тока является более пологой,

чем характеристика на постоянном токе.

При синусоидальном изменении потока Ф = Ф_m sinωt

электромагнитная сила, в соответствии с формулой Максвелла равна:

⎛⎞⎛⎞_⎛1-

P_э =

2µ₀S 2µ₀S

где Ф_m – амплитудное значение потока.

Как видно сила изменяется (пульсирует) с двойной частотой и состоит из

постоянной составляющей (среднее значение)

Ф_m

4µ₀S

и переменной составляющей

P_эпер = P_эср cos 2ωt .

Среднее значение силы на переменном токе в два раза меньше, чем

на постоянном. Дважды за период сила изменяется от нуля до максимума.

В момент, когда электромагнитная сила становится меньше

противодействующей, якорь отпадает, затем вновь притягивается.

Возникает так называемая вибрация якоря. Для уменьшения

вибрации применяются КЗ виток (экран), который охватывает часть

полюса.

Снятие тяговой характеристики на переменном токе затруднено тем,

что из-за пульсаций силы и связанной с ней вибрацией якоря, сложно

уловить момент трогания. Поэтому для построения тяговых характеристик

переменного тока можно воспользоваться косвенным методом. Сначала

снимается зависимость тока от зазора при известном напряжении. Затем

снимается семейство нагрузочных характеристик при питании обмотки

постоянным током.

Тяговые характеристики на постоянном и переменном токе

совпадают тем ближе, чем меньше потери электромагнита на вихревые

токи и гистерезис. Далее совмещают полученные нагрузочные

характеристики и зависимость тока от зазора, и, исключая ток, получают

тяговую характеристику.

Например, для зазора δ₁ , при котором снята нагрузочная

характеристика на постоянном токе, определяется ток по зависимости

I = f (δ ) , снятой на переменном токе. По нагрузочной характеристике

P_э = f (I) для этого тока определяется электромагнитная сила P_э ,

соответствующая зазору δ₁ при питании обмотки переменным током.

Аналогично определяется сила для других зазоров.