Parametri e caratteristiche degli elettromagneti

Caratteristiche fondamentali degli elettromagneti

Le più comuni sono le caratteristiche dinamiche che tengono conto dei cambiamenti in n. c.elettromagnete nel processo del suo lavoro a causa dell'azione dell'EMF di autoinduzione e movimento, e tiene anche conto dell'attrito, dello smorzamento e dell'inerzia delle parti in movimento.

Per alcune specie elettromagneti (elettromagneti ad alta velocità, vibratori elettromagnetici, ecc.) è obbligatoria la conoscenza delle caratteristiche dinamiche, in quanto solo esse caratterizzano il funzionamento di tali elettromagneti. Tuttavia, ottenere caratteristiche dinamiche richiede molto lavoro computazionale. Pertanto, in molti casi, soprattutto quando non è richiesta una determinazione accurata del tempo di viaggio, si limitano a riportare le caratteristiche statiche.

Le caratteristiche statiche si ottengono se non si tiene conto dell'effetto sul circuito elettrico dell'EMF posteriore che si verifica durante il movimento dell'armatura dell'elettromagnete, ad es. supponiamo che la corrente nella bobina dell'elettromagnete sia invariata e uguale, ad esempio, alla corrente operativa.

Le caratteristiche più importanti dell'elettromagnete dal punto di vista della sua valutazione preliminare sono le seguenti:

1. Caratteristica statica di trazione dell'elettromagnete... Rappresenta la dipendenza della forza elettromagnetica dalla posizione dell'armatura o del traferro di lavoro per diversi valori costanti della tensione fornita alla bobina o della corrente nella bobina:

Fe = f (δ) a U = cost

oppure Fe = f (δ)in I= cost.

Riso. 1. Tipi tipici di carichi elettromagnetici: a - meccanismo di bloccaggio, b - quando si solleva un carico, c - sotto forma di una molla, d - sotto forma di una serie di molle di ingresso, δn - gioco iniziale, δk è il finale liquidazione.

2. Caratteristica delle forze opposte (carico) dell'elettromagnete... Rappresenta la dipendenza delle forze opposte (nel caso generale, ridotte al punto di applicazione della forza elettromagnetica) dal gioco di lavoro δ (Fig. 1 ): Fn = f (δ)

Il confronto delle caratteristiche opposte e di trazione consente di trarre una conclusione (preliminarmente, senza tener conto della dinamica) sull'operabilità dell'elettromagnete.

Affinché l'elettromagnete funzioni normalmente, è necessario che la caratteristica di trazione nell'intero intervallo di variazioni nel corso dell'armatura passi sopra quella opposta, e per un rilascio netto, al contrario, la caratteristica di trazione deve passare sotto quella opposta (Fig. 2).

Riso. 2. Verso il coordinamento delle caratteristiche delle forze attive e contrapposte

3. Caratteristica di carico dell'elettromagnete... Questa caratteristica mette in relazione il valore della forza elettromagnetica e l'entità della tensione applicata alla bobina o la corrente in essa con una posizione fissa dell'armatura:

Fe = f (u) e Fe = f (i) in δ= cost

4.Lavoro condizionatamente utile elettromagnete... È definito come il prodotto della forza elettromagnetica corrispondente allo spazio operativo iniziale per il valore della corsa dell'armatura:

Wny = Fn (δn — δk) in Аz= cost.

Il valore del lavoro utile condizionale per un dato elettromagnete è una funzione della posizione iniziale dell'armatura e dell'entità della corrente nella bobina dell'elettromagnete. Nella fig. 3 mostra la caratteristica di trazione statica Fe = f (δ) e la curva Wny = Fn (δ) dell'elettromagnete. L'area ombreggiata è proporzionale a Wny a questo valore di δn.

Riso. 3… Funzionamento condizionatamente utile di un elettromagnete.

5. Rendimento meccanico di un elettromagnete — il valore relativo del lavoro utile condizionato Wny rispetto al massimo possibile (corrispondente all'area ombreggiata più grande) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Quando si calcola un elettromagnete, è consigliabile scegliere il suo gioco iniziale in modo tale che l'elettromagnete fornisca il massimo lavoro utile, ad es. δn corrisponde a Wp.ym (Fig. 3).

6. Tempo di risposta di un elettromagnete — il tempo dal momento in cui il segnale viene applicato alla bobina dell'elettromagnete fino alla transizione dell'armatura nella sua posizione finale. A parità di altre condizioni, questa è una funzione della forza di opposizione iniziale Fn:

TSp = f (Fn) a U = cost

7. La caratteristica di riscaldamento è la dipendenza della temperatura di riscaldamento della bobina dell'elettromagnete dalla durata dello stato acceso.

8. Fattore Q di un elettromagnete, definito come il rapporto tra la massa dell'elettromagnete e il valore del lavoro utile condizionale:

D = massa dell'elettromagnete / Wpu

9.Indice di redditività, che è il rapporto tra la potenza consumata dalla bobina dell'elettromagnete e il valore del lavoro utile condizionato:

E = potenza consumata / Wpu

Tutte queste caratteristiche consentono di stabilire l'idoneità di un dato elettromagnete a determinate condizioni del suo funzionamento.

Parametri elettromagnetici

Oltre alle caratteristiche sopra elencate, prenderemo in considerazione anche alcuni dei principali parametri degli elettromagneti. Questi includono quanto segue:

a) Potenza consumata dall'elettromagnete... La potenza limite consumata da un elettromagnete può essere limitata sia dalla quantità di riscaldamento consentito della sua bobina sia in alcuni casi dalle condizioni di potenza del circuito della bobina dell'elettromagnete.

Per gli elettromagneti di potenza, di norma, la limitazione è il suo riscaldamento durante il periodo di accensione. Pertanto, la quantità di riscaldamento consentito e la sua corretta contabilizzazione sono fattori importanti nel calcolo quanto la forza e la corsa dell'armatura.

La scelta di un design razionale, sia in termini magnetici e meccanici, sia in termini di caratteristiche termiche, consente, a determinate condizioni, di ottenere un design con dimensioni e peso minimi e, di conseguenza, il prezzo più basso. Anche l'uso di materiali magnetici e fili di avvolgimento più avanzati contribuisce ad aumentare l'efficienza della progettazione.

In alcuni casi, gli elettromagneti (per relè, regolatori, ecc.) sono progettati sulla base del raggiungimento del massimo sforzo, ad es. il consumo minimo di energia per una data operazione utile. Tali elettromagneti sono caratterizzati da forze e urti elettromagnetici relativamente piccoli e parti mobili leggere.Il riscaldamento dei loro avvolgimenti è molto inferiore a quello consentito.

Teoricamente, la potenza consumata da un elettromagnete può essere arbitrariamente ridotta aumentando corrispondentemente la dimensione della sua bobina. In pratica, il limite a ciò è dato dall'aumentare della lunghezza della spira media della bobina e della lunghezza della mezzeria dell'induzione magnetica, con la conseguenza che aumentando la dimensione dell'elettromagnete diventa inefficiente.

b) Fattore di sicurezza… Nella maggior parte dei casi n. v. l'iniziazione può essere considerata pari al n. c.azionamento di un elettromagnete.

La relazione del n. c.corrispondente al valore stazionario della corrente, k n. con azionamento (critico N.S.) (vedi Fig. 2) è detto fattore di sicurezza:

ks = Azv / AzSr

Il fattore di sicurezza di un elettromagnete, in base alle condizioni di affidabilità, viene sempre scelto più di uno.

v) Un parametro trigger è il valore minimo di n. c) corrente o tensione alla quale l'elettromagnete viene azionato (spostando l'armatura da δn a δDa se).

G) Parametro di rilascio — il valore massimo di n, rispettivamente. s, corrente o tensione alla quale l'armatura dell'elettromagnete ritorna nella sua posizione originale.

e) Percentuale di ritorno… Il rapporto tra n.c a cui l'armatura ritorna nella sua posizione originale, a n. c. l'attuazione è chiamata coefficiente di ritorno dell'elettromagnete: kv = Азv / АзСр

Per gli elettromagneti neutri, i valori del coefficiente di ritorno sono sempre inferiori a uno e per progetti diversi possono variare da 0,1 a 0,9. Allo stesso tempo, raggiungere valori vicini a entrambi i limiti è altrettanto difficile.

Il coefficiente di ritorno è di massima importanza quando la caratteristica opposta è il più vicino possibile alla caratteristica di trazione dell'elettromagnete. Diminuendo la corsa del solenoide aumenta anche la velocità di ritorno.