НЕЙТРАЛЬНЫЕ МАГНИТЫ

В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а следовательно, от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток и сила притяжения, действующая на якорь, практически равны нулю. Нейтральные электромагниты постоянного тока наиболее экономичны и благодаря большому разнообразию конструктивных исполнений эти электромагниты легко приспосабливать к различным условиям работы и различным характерам нагрузок, при которых они используются. Благодаря этому они получили наиболее широкое распространение.

По характеру работы обмотки электромагниты разделяются на работающие в длительном, прерывистом и кратковременных режимах.

По скорости действия (в зависимости от времени срабатывания t_cp и времени отпускания t_oтп) электромагниты могут быть с нормальной скоростью действия (t_{cp ,} t_oтп в диапазоне 50÷150 мс), быстродействующие (t_cp, t_oтп не превышают 50 мс) и замедленного действия (t_{cp ,} t_oтп свыше 150 мс).

Все перечисленные выше признаки накладывают свой отпечаток на особенности конструктивных выполнений электромагнитов.

Вместе с тем при всем разнообразии встречающихся на практике электромагнитов они состоят из одинаковых частей одинакового назначения. К ним относятся (рис. 1-1): 1 – катушка с расположенной на ней намагничивающей обмоткой (может быть несколько катушек и несколько обмоток); 2 – неподвижная часть магнитопровода, выполняемого из ферромагнитного материала (ярмо и сердечник); 3 – подвижная часть магнитопровода (якорь).

В некоторых случаях неподвижная часть магнитопровода состоит из нескольких деталей (основания, корпуса и т.д.)

Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода промежутками и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его соответствующим деталям приводимого в действие механизма.

Воздушные промежутки, в которых возникает полезная сила, называются рабочими; воздушные промежутки, в которых не возникает усилия в направлении возможного перемещения якоря, являются паразитными. Паразитные зазоры обусловлены технологическими факторами, а также необходимостью предотвращения залипания от остаточной намагниченности при отключениях обмотки. Их величина колеблется от сотых до десятых долей миллиметра. На рис. 1-1 рабочий зазор обозначен 5, паразитный – 6.

Поверхности подвижной или неподвижной части магнитопровода, ограничивающие рабочий воздушный промежуток, называют полюсами (якорь 3 и шляпка сердечника на рис. 1-1).

В зависимости от расположения якоря относительно остальных частей электромагнита любой нейтральный электромагнит по конструктивному исполнению может быть отнесен к одной из трех групп: электромагниты с внешним притягивающимся якорем (рис. 1-2,а и б), электромагниты со втягивающимся якорем (рис. 1-2,в) и электромагниты с поперечно движущимся якорем (рис. 1-2,г).

Характерной особенностью электромагнитов с внешним притягивающимся якорем является внешнее расположение якоря относительно обмотки. Характер перемещения якоря может быть вращательным (клапанный электромагнит на рис. 1-2,а) или поступательным (рис. 1-2,б).

Особенностью электромагнитов со втягивающимся якорем является частичное расположение якоря в своем начальном положении внутри катушки и дальнейшее перемещение его в катушку в процессе работы (рис. 1-2,в).

В электромагнитах с внешним поперечно движущимся якорем (рис. 1-2,г) якорь перемещается поперек магнитных силовых линий, поворачиваясь на некоторый ограниченный угол.

Электромеханическая (тяговая) характеристика нейтрального электромагнита. При технических расчетах неизбежны некоторые упрощения. Если принять распределение индукции по рассматриваемой поверхности S равномерно, например, при определении величины силы притяжения между двумя параллельными поверхностями, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга, можно использовать формулу Максвелла

,

где Ф – магнитный поток, В – индукция, S – площадь сечения магнитопровода, μ – магнитная проницаемость и μ₀ – магнитная постоянная (проницаемость в вакууме). Это выражение является уравнением тягового усилия. Сила, вычисленная по этой формуле, получается в ньютонах, если В выражено в теслах, S – в квадратных метрах, а μ₀ =1,256∙10^-6Г/м.

Одной из важнейших характеристик нейтрального электромагнита является его тяговая характеристика. Она представляет собой зависимость электромагнитной силы (тягового усилия) от положения якоря или рабочего зазора δ для различных постоянных значений напряжения, подведенного к обмотке, или тока в обмотке:

F_э=f(δ) при U=const

или

F_э=f(δ) при I=const.

На рис. 1-3 (Iω) - намагничивающая сила (соответственно индексу установившаяся, срабатывания и отпускания); δ_н – начальный зазор и δ_к - конечный зазор.

Динамика нейтральных электромагнитов. Под инерционностью электромагнита понимают запаздывание перемещения якоря по сравнению с изменением входного напряжения. Инерционность определяется отставанием изменения тока в обмотке от изменения, приложенного к ней напряжения, а также механической инерции и связанных с ней подвижных частей.

Динамические свойства электромагнита, как элемента дискретного действия, характеризуется двумя временными параметрами – временем срабатывания t_cp и временем отпускания t_oтп.

Время срабатывания электромагнита – время с момента подачи сигнала на обмотку электромагнита до перехода якоря в его конечное положение. Временем отпускания называется время от снятия входного напряжения до возвращения якоря в начальное положение.

Поиск по сайту: