(5.16)
гдеиндуктивность обмотки, Гн\ее активное сопротивление, — добавочное сопротивление, Ом.
Теперь рассмотрим влияние питающего напряжения на время трогания. При уменьшении питающего напряжения уменьшается величина установившегося тока, что ведет к увеличению
При время трогания
С ростом напряжения время трогания уменьшается в соответствии с уменьшением
Иногда возникает необходимость ускорить срабатывание уже готового электромагнита. Увеличение питающего напряжения без изменения активного сопротивления цепи ведет к ускорению срабатывания, но катушка электромагнита может сгореть, если при номинальном значении питающего напряжения температура обмотки равна предельно допустимой. В этих случаях рекомендуется при повышении питающего напряжения в цепь включать добавочное сопротивление, чтобы величина установившегося тока оставалась неизменной и равной /у. При этом ускорение срабатывания происходит за счет уменьшения постоянной времени. Величина
остается неизменной.
На рис. 5.4 показано изменение токов в обмотке электромагнита при неизменном установившемся токе. Кривые показывают, что в данном случае чем больше постоянная времени, тем больше время трогания.
В заключение отметим, что при прочих равных условиях увеличение натяжения противодействующей пружины ведет к роступри этом также увеличивается.
Время отпускания электромагнита состоит из времени спадания потока до потока отпускания, при котором сила электромагнита становится равной противодействующей силе и времени движения при отпускании.
В большинстве случаев время спада потока при отсутствии короткозамкнутых обмоток значительно меньше, чем время движения якоря при отпадании.
Поэтому в основном считаются со временем движения. Для упрощения расчетов можно принять, что якорь и подвижные части двигаются равноускоренно под действием силы, равной средней силе пружины. Тогда время отпускания можно найти с помощью формулы
(5.17)
где т — приведенная к центру полюса масса якоря и подвижных частей; х— перемещение якоря; Fcp — приведенное к центру полюса среднее значение силы отключающей пружины на пути х.
Рис.5.4. Изменение токов в обмотке электромагнита при неизменном установившемся токе
Для создания электромагнитов замедленного действия применяются короткозамкнутая обмотка или гильза. Эскиз электромагнита с короткозамкнутой обмоткой показан на рис.
При включении питающей обмотки в магнитной цепи
нарастает поток. Этот поток наводит в короткозамкнутой обмотке э. д. с. Последняя вызывает ток такого направления, при котором поток короткозамкнутой обмотки направлен встречно с намагничивающим. Результирующий поток равен разности этих потоков. Скорость нарастания потока уменьшается, а время трогания увеличивается.
Результирующий поток нарастает во времени по экспоненте с суммарной постоянной времени
(5.18)
гдеустановившийся поток;
, и — постоянные времени обмоток.
Рис. 5.5.Электромагнит с короткозамкнутой обмоткой
Если пренебречь потоками рассеяния, то индуктивности согласно равны:
(5.19)
Ввиду того, что при отпущенном якоре Gb мало, суммарная постоянная времени Ti + T2 невелика и замедление электромагнита получается небольшим.
При отключении электромагнита с короткозамкнутой обмоткой можно считать, что ток в первичной обмотке практически мгновенно спадает до нуля из-за быстрого нарастания сопротивления дугового промежутка в отключающем аппарате.
Изменение
потока определяется процессом затухания тока в короткозамкнутой обмотке. При
спадании потока в короткозамкнутой
обмотке w2 наводится э. д. с. и возникает ток, направленный так,
что поток, создаваемый обмоткой о>2, препятствует изменению (уменьшению) потока
в системе.
Замедленное спадание потока создает выдержку времени при отпускании.
Для вторичной короткозамкнутой обмотки ненасыщенной системы в этом случае можно записать:
(5.20)
Поскольку величина зазора уменьшилась, индуктивность при притянутом якоре больше, чем при отпущенном L-i.
Решив относительно тока, получим:
(5.21)
Умножив обе части на G\ w2, после преобразования получим:
(5.22)
Благодаря тому, что рабочий зазор в притянутом состоянии в десятки и даже сотни раз меньше, чем в отпущенном можно получить время трогания при отпускании до 10 сек, тогда как время трогания при притяжении составляет доли секунды.
При н. с, равной нулю, в цепи устанавливается поток, определяемый кривой размагничивания материала и воздушным зазором. Этот остаточный поток может создавать силу притяжения большую, чем сила, развиваемая пружиной. Произойдет залипание якоря. Для устранения залипания ставится немагнитная прокладка, снижающая величину остаточного потока.
В реальных конструкциях реле времени магнитная система при притянутом положении якоря сильно насыщена.
Для насыщенной цепи справедливо уравнение
(5.23)
Решив уравнение относительно времени, получим:
(5.24)
гдепоток, при котором сила, развиваемая пружиной, равна силе электромагнита.
Для определения значения интеграла рассчитывается зависимость потока в рабочем зазоре от н. с. После этого строится зависимость 1/ш=/(Ф) и графическим интегрированием решается.
в) Динамика электромагнитов переменного тока. Рассмотрим магнитную цепь электромагнита, у которого магнитопровод ненасыщен. Пусть включение происходит в нуль напряжения. В этом случае можно записать:
(5.25)
Поскольку цепь линейна, ток можно выразить через поток
Подставив, получим:
(5.26)
Решив это уравнение относительно потока, найдем:
(5.27)
где Фт — максимальное значение потока.
Согласно (5.27) при / = 0 поток в системе также равен нулю. Через время t=n/u> поток достигает наибольшего значения, поскольку постоянная составляющая потока складывается с переменной составляющей. Если пренебречь затуханием, то через полпериода поток достигает величины, равной 2Фта.
По мере затухания постоянной составляющей потока пиковое значение потока будет уменьшаться, пока не достигнет Фт. Таким образом, в электромагните переменного тока наибольшие пиковые значения потока, а следовательно, и силы, будут иметь место в начале процесса включения, причем пиковое значение потока и силы наступает примерно через 0,01 сек после начала включения (при частоте тока 50 Гц). Это обеспечивает малое время трогания.
Если магнитная система насыщена, то возникновение постоянной составляющей потока в момент включения ведет к появлению большого сильно искаженного намагничивающего тока.
При включении в нуль тока (потока) постоянная составляющая не появляется и пиковое значение потока появляется через четверть периода после начала включения. Таким образом, и в этом случае обеспечивается быстрое срабатывание электромагнита без применения специальных мер.
Расчет динамических характеристик электромагнитов переменного тока аналитически очень затруднен. Эту задачу удается решить применением аналоговых счетных машин. Необходимо отметить, что в момент включения электромагнита рабочий зазор в магнитной цепи велик, что вызывает согласно большой намагничивающий ток, в десятки раз больший, чем ток в притянутом положении якоря.
Магнитные цепи с постоянными магнитами
а) Общие сведения. Для создания постоянного магнитного поля в целом ряде электрических аппаратов используются постоянные магниты, которые изготавливаются из магнитно-твердых материалов, имеющих широкую петлю гистерезиса (рис.5.6).
Работа постоянного магнита происходит на участке отH= 0 до
H = — Нс. Эта часть петли называется кривой размагничивания.
Рассмотрим основные соотношения в постоянном магните, имеющем форму тороида с одним малым зазором б (рис.5.6). Благодаря форме тороида и небольшому зазору потоками рассеяния в таком магните можно пренебречь. Если зазор мал, то магнитное поле в нем можно считать однородным.
Рис.5.6. Кривая размагничивания постоянного магнита
Если пренебречь выпучиванием, то индукции в зазоре В& и внутри магнита В одинаковы.
На основании закона полного тока при интегрировании по замкнутому контуру 1231 рис. получим:
(5.28)
Рис.5.7 Постоянный магнит, имеющий форму тороида
Таким образом, напряженность поля в зазоре направлена встречно напряженности в теле магнита. Для электромагнита постоянного тока, имеющего аналогичную форму магнитной цепи, без учета насыщения можно написать:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46
