Parameters en kenmerken van elektromagneten

Basiskenmerken van elektromagneten

De meest voorkomende zijn dynamische kenmerken die veranderingen in n verklaren. c.elektromagneet tijdens zijn werk als gevolg van de werking van EMF van zelfinductie en beweging, en ook rekening houden met wrijving, demping en traagheid van bewegende delen.

Voor sommige soorten elektromagneten (snelle elektromagneten, elektromagnetische vibrators, etc.) kennis van de dynamische eigenschappen is verplicht, aangezien alleen zij het werkproces van dergelijke elektromagneten karakteriseren. Het verkrijgen van dynamische kenmerken vereist echter veel rekenwerk. Daarom zijn ze in veel gevallen, vooral wanneer nauwkeurige bepaling van de reistijd niet vereist is, beperkt tot het rapporteren van statische kenmerken.

De statische eigenschappen worden verkregen als we geen rekening houden met het effect op het elektrische circuit van de back-EMF dat optreedt tijdens de beweging van het anker van de elektromagneet, d.w.z. we nemen aan dat de stroom in de spoel van de elektromagneet onveranderd is en gelijk is aan bijvoorbeeld de bedrijfsstroom.

De belangrijkste kenmerken van de elektromagneet vanuit het oogpunt van de voorlopige evaluatie zijn de volgende:

1. Statische trekkarakteristiek van de elektromagneet... Het vertegenwoordigt de afhankelijkheid van de elektromagnetische kracht van de positie van het anker of de werkspleet voor verschillende constante waarden van de spanning die aan de spoel wordt geleverd of de stroom in de spoel:

Fe = f (δ) bij U = const

of Fe = f(δ)in I= const.

Rijst. 1. Typische typen elektromagnetische belastingen: a — vergrendelingsmechanisme, b — bij het heffen van een last, c — in de vorm van een veer, d — in de vorm van een reeks invoerveren, δn — initiële speling, δk is de uiteindelijke opruiming.

2. Kenmerkend voor de tegengestelde krachten (belasting) van de elektromagneet... Het vertegenwoordigt de afhankelijkheid van de tegengestelde krachten (in het algemeen gereduceerd tot het punt van toepassing van de elektromagnetische kracht) op de werkspleet δ (Fig. 1 ): Fn = f (δ)

De vergelijking van de tegengestelde en tractiekarakteristieken maakt het mogelijk om (voorlopig, zonder rekening te houden met de dynamiek) een conclusie te trekken over de bruikbaarheid van de elektromagneet.

Om de elektromagneet normaal te laten werken, is het noodzakelijk dat de tractiekarakteristiek in het hele bereik van veranderingen in de loop van het anker boven de tegenoverliggende passeert, en voor een duidelijke vrijgave moet de tractiekarakteristiek integendeel eronder passeren de andere (fig. 2).

Rijst. 2. Naar de coördinatie van de kenmerken van de actieve en tegenwerkende krachten

3. Belastingskarakteristiek van de elektromagneet... Deze karakteristiek heeft betrekking op de waarde van de elektromagnetische kracht en de grootte van de spanning die wordt toegepast op de spoel of de stroom erin met een vaste positie van het anker:

Fe = f (u) en Fe = f (i) in δ= const

4.Voorwaardelijk nuttige werkelektromagneet... Het wordt gedefinieerd als het product van de elektromagnetische kracht die overeenkomt met de initiële werkopening door de waarde van de ankerslag:

Wny = Fn (δn — δk) in Аz= const.

De waarde van de voorwaardelijke bruikbare arbeid voor een bepaalde elektromagneet is een functie van de beginpositie van het anker en de grootte van de stroom in de elektromagneetspoel. In afb. 3 toont de karakteristiek van statische tractie Fe = f (δ) en kromme Wny = Fn (δ) elektromagneet. Het gearceerde gebied is evenredig met Wny bij deze waarde van δn.

Rijst. 3… Voorwaardelijk bruikbare werking van een elektromagneet.

5. Mechanische efficiëntie van een elektromagneet — de relatieve waarde van de voorwaardelijke nuttige arbeid Wny vergeleken met het maximaal mogelijke (overeenkomend met het grootste gearceerde gebied) Wp.y m:

ηbont = Wny / Wp.y m

Bij het berekenen van een elektromagneet is het raadzaam om de initiële speling zo te kiezen dat de elektromagneet het maximale nuttige werk levert, d.w.z. δn komt overeen met Wp.ym (fig. 3).

6. Reactietijd van een elektromagneet — de tijd vanaf het moment dat het signaal wordt toegepast op de spoel van de elektromagneet tot de overgang van het anker in zijn uiteindelijke positie. Als alle andere dingen gelijk zijn, is dit een functie van de initiële tegenkracht Fn:

TSp = f (Fn) bij U = const

7. Verwarmingskarakteristiek is de afhankelijkheid van de verwarmingstemperatuur van de elektromagneetspoel van de duur van de aan-status.

8. Q-factor van een elektromagneet, gedefinieerd als de verhouding van de massa van de elektromagneet tot de waarde van de voorwaardelijke nuttige arbeid:

D = massa elektromagneet / Wpu

9.Winstgevendheidsindex, de verhouding tussen het vermogen dat wordt verbruikt door de elektromagneetspoel en de waarde van het voorwaardelijke nuttige werk:

E = verbruikt vermogen / Wpu

Al deze kenmerken maken het mogelijk om de geschiktheid van een bepaalde elektromagneet voor bepaalde werkingsomstandigheden vast te stellen.

Elektromagnetische parameters

Naast de hierboven genoemde kenmerken, zullen we ook enkele van de belangrijkste parameters van elektromagneten bekijken. Deze omvatten het volgende:

a) Vermogen verbruikt door de elektromagneet... Het beperkende vermogen dat wordt verbruikt door een elektromagneet kan zowel worden beperkt door de hoeveelheid toegestane verwarming van de spoel als in sommige gevallen door de circuitvermogenscondities van de spoel van de elektromagneet.

Voor krachtige elektromagneten is de beperking in de regel de verwarming tijdens de inschakelperiode. Daarom zijn de hoeveelheid toegestane verwarming en de juiste boekhouding even belangrijke factoren in de berekening als de gegeven kracht en slag van het anker.

De keuze voor een rationeel ontwerp, zowel in magnetisch als mechanisch opzicht, als in termen van thermische eigenschappen, maakt het onder bepaalde voorwaarden mogelijk om een ​​ontwerp te verkrijgen met minimale afmetingen en gewicht en bijgevolg de laagste prijs. Het gebruik van meer geavanceerde magnetische materialen en wikkeldraden draagt ​​ook bij aan het verhogen van de ontwerpefficiëntie.

In sommige gevallen kunnen elektromagneten (bijv relais, regelaars, enz.) zijn ontworpen op basis van het bereiken van maximale inspanning, d.w.z. het minimale energieverbruik voor een gegeven nuttige handeling. Dergelijke elektromagneten worden gekenmerkt door relatief kleine elektromagnetische krachten en schokken en licht bewegende delen.De verwarming van hun wikkelingen is veel lager dan toegestaan.

Theoretisch kan het vermogen dat door een elektromagneet wordt verbruikt willekeurig worden verminderd door de spoel dienovereenkomstig te vergroten. In de praktijk wordt de limiet hiervoor gecreëerd door de toenemende lengte van de gemiddelde winding van de spoel en de lengte van de middellijn van de magnetische inductie, met als resultaat dat het vergroten van de grootte van de elektromagneet inefficiënt wordt.

b) Veiligheidsfactor... In de meeste gevallen n. v. initiatie kan worden beschouwd als gelijk aan n. c) aandrijving van een elektromagneet.

De relatie van n. c.overeenkomend met de stationaire waarde van de stroom, k n. met bediening (kritische N.S.) (zie Fig. 2) wordt de veiligheidsfactor genoemd:

ks = Azv / AzSr

De veiligheidsfactor van een elektromagneet wordt, volgens betrouwbaarheidsvoorwaarden, altijd meer dan één gekozen.

v) Een triggerparameter is de minimumwaarde van n. c) stroom of spanning waarbij de elektromagneet wordt aangedreven (verplaatsing van het anker van δn naar δDa se).

G) Vrijgaveparameter — respectievelijk de maximale waarde van n. s, stroom of spanning waarbij het anker van de elektromagneet terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie.

e) Percentage van terugkeer… De verhouding van n.c waarbij het anker terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie, tot n. C. Aansturing wordt de retourcoëfficiënt van de elektromagneet genoemd: kv = Азv / АзСр

Voor neutrale elektromagneten zijn de waarden van de retourcoëfficiënt altijd kleiner dan één, en voor verschillende ontwerpen kunnen ze van 0,1 tot 0,9 zijn. Tegelijkertijd is het even moeilijk om waarden te bereiken die dicht bij beide limieten liggen.

De retourcoëfficiënt is van het grootste belang wanneer de tegengestelde karakteristiek zo dicht mogelijk bij de trekkarakteristiek van de elektromagneet ligt. Het verkleinen van de slag van de solenoïde verhoogt ook de retoursnelheid.