Электромагнитные механизмы. Классификация и особенности электромагнитов переменного тока.
Классификация электромагнитных механизмов
Электромагнитные механизмы применяются для приведение в действие многих аппаратов. Конструкции электромагнитов разнообразны, они могут быть классифицированы:
• по способу действия: удерживающие – для удержания тех или иных грузов или деталей (например, электромагнитные столы станков, электромагниты подъемных кранов и т.п.); притягивающие – совершают определенную работу, притягивая свой якорь;
• по способу включения: с параллельной катушкой – ток в катушке определяется параметрами самого электромагнита и напряжением сети; с последовательной катушкой – катушка включается в силовую цепь, ток в катушке определяется не параметрами электромагнита, а теми устройствами (машины, аппараты), в цепь которых включена катушка;
• по роду тока: постоянного тока – при параллельном включении ток в катушке зависит от сопротивления ее обмотки и приложенного напряжения, электромагнитная система работает при постоянной МДС; переменного тока – при параллельном включении ток в катушке зависит от индуктивности системы, меняющейся обратно пропорционально воздушному зазору, электромагнитная система работает при постоянстве потокосцеплений;
• по характеру движения якоря: поворотные – якорь поворачивается вдоль какой-то оси или опоры; прямоходовые – якорь перемещается поступательно.
Силу притяжения или момент притяжения электромагнитного механизма при постоянном магнитном потоке можно вычислить по формуле
где Ф – магнитный поток;
- магнитная постоянная, равная
;
- эквивалентное сечение воздушного зазора.
При синусоидальном переменном токе магнитный поток изменяется по закону:
Сила притяжения электромагнита в таком случае будет:
Обозначим
тогда
т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака. Сила притяжения может быть представлена в виде двух составляющих: постоянной по времени и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной
. Среднее за период значение силы Р будет
.
Если отрывное усилие электромагнита , то дважды за период в точке А якорь электромагнита будет отпадать, а в точке В – снова притягиваться, т.е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация электромагнита приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.
Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита.
Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС и возникает ток , который возбуждает магнитный поток
. Этот поток сдвинут от основного потока на угол
. Благодаря этому общая сила притяжения пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше, чем
.