Меню

Назначение короткозамкнутого витка переменного тока

5.1.6. Короткозамкнутый виток

Если отрывное усилие электромагнита будет Ротр, то дважды за период в точкеА (рис. 5-5,в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точкеВ — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются ко-роткозамкнутыми витками (рис. 5-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДСеКЗ и возникает токiКЗ, сдвинутый по отношению кеКЗ, на уголи определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем

= 0. ТокiКЗвозбуждает магнитный поток Фкз, который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2,

Рис. 5-5. Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф1на угол(рис. 5-6,б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени силP1иР2 (рис. 5-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая силаР пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Ротр, чем и исключается вибрация якоря.

Каждая из сил P1 иР2 может быть представлена в виде двух составляющих:

Р1 = cos 2t; (5-31)

Р2 = cos 2(t-); (5-32)

Р = +. (5.33)

Р = +-постоянная составляющая;

-переменнаясоставляющая.

Амплитудное значение Р12т (рис 5-6,д) переменной составляющей

Р12т =. (5-34)

тогда полная сила

Р = +. (5-35)

Как видно из уравнения (5-35), пульсация зависит от угла сдвига , между потокамиФ1 и Ф2. Под пульсацией силы понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

=. (5-36)

Пульсация будет отсутствовать при Р12т = 0. Это возможно при одновременном выполнении двух условий: ‘

2=, т. е. угол сдвига между потоками Ф1и Ф2должен быть 90°.

Рис. 5-6. Принцип работы короткозамкнутого витка в электромагнитных системах переменного тока

В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на 90° практически невозможно. В осуществляемых системах = 50 . 80°. Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.

5.1.7. Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов

Для удерживающих электромагнитов интерес представляет только сила Р, создаваемая электромагнитом при неизменном (притянутом) положении детали.

Для притягивающих электромагнитов нас интересует зависимость создаваемого электромагнитом усилия от рабочего зазора Р=f() или зависимость момента от угла раствора якоряМ =f(), так как для приведения в действие того или иного аппарата необходимо преодолеть его противодействующие силы, изменяющиеся по ходу якоря у разных аппаратов по-разному. Примеры тяговых характеристик некоторых электромагнитов приведены на рис. 5-7.

Под механической характеристикой аппарата понимают зависимость суммарной силы сопротивления, противодействующей перемещению подвижной системы, от хода якоря. Суммарная сила сопротивления складывается из противодействующих сил отключающих и контактных пружин, веса подвижной системы и сил трения в подшипниках и шарнирах между подвижными деталями. При этом противодействующие силы пружин и веса всегда направлены в одну сторону независимо от направления перемещения якоря, силы трения меняют свое направление в зависимости от направления движения якоря. Характеристики обычно строятся: для прямоходовых подвижных систем в осях «противодействующая сила Ротр.— рабочий зазор», для поворотных магнитных систем в осях «противодействующий момент Мотр– угол поворота», где Ротр

Рис. 5-7. Статические тяговые характеристики некоторых электромагнитных систем:

Читайте также:  Вопросы воздействие электрического тока

1 – 8 – формы систем и соответствующие им характеристики

.и Мотр– соответственно отрывные усилие и момент.

Ротр.= Рпруж.= G+ Ртр(5-37)

Мотр= Мпруж.= МG+Mтр; (5-38)

Ротр.= Рпруж.= G— Ртр(5-39)

Мотр= Мпруж.= МG-Mтр; (5-40)

где Рпруж— усилия, создаваемые отключающими и контактными пружинами;G вес подвижной системы, в зависимости от конструкции вес может противодействовать ( + ) или помогать ( —) включению; где Ротр силы трения.

Рис. 5-8. Механические характеристики контактора: а – при включении; б – при отключении

В общем случае механическая характеристика представляет собой ломаную линию (рис. 5-8). В качестве примера рассмотрим построение механической характеристики электромагнитного контактора при включении и отключении. В точке 1действуют вес подвижной системы (кривая1), сила отключающей пружины (кривая 2) и силы трения (кривая 3). При движении якоря Ротрвозрастает за счет дополнительного сжатия отключающей пружины. В точке2происходит соприкосновение контактов, при этомРотр возрастает сначала скачкообразно за счет начального нажатия (кривая4), а затем плавно за счет дополнительного сжатия контактных пружин. Кривая 5 представляет собой сумму кривых1—4 и является механической характеристикой рассматриваемого аппарата.

Тяговая характеристика Р (кривая6) представляет собой зависимость силы притяжения электромагнита от зазора (соответственно зависимость момента притяжения от угла поворота якоря). Движение якоря начнется, когда электромагнитная сила притяжения при=1станет больше противодействующей. Для обеспечения четкого и надежного включения аппарата тяговая характеристика должна лежать выше механической и соответствовать ей. В зависимости от конструкции и рода тока электромагнита могут быть получены различного рода статические тяговые характеристики, как это показано на рис. 5-7.

Расположение катушки в магнитной системе относительно рабочего зазора в значительной степени определяет поток рассеяния. Таким образом, при данной

МДС значение силы притяжения электромагнита также зависит от расположения катушки в магнитной системе. Большая сила притяжения получается, когда рабочий зазор расположен внутри катушки. При этом катушка должна быть смещена в сторону якоря.

Источник

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ ВИТОК

При синусоидальном переменном токе поток (рис. 8-5, а) изменяется по закону

Ф = Фт sin ωt. (8-27)

Сила притяжения электромагнита в таком случае будет

т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака (рис. 8-5, б). Сила притяжения может быть представлена в виде двух доставляющих: постоянной во времени Р‘=Рm/2 и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной Р«= cos 2ωt. Среднее за период значение силы Р будет Pm/2.


Рис. 8-5. Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

Если отрывное усилие электромагнита будет Pотр, то дважды за период в точке А рис. 8-5, в) якорь электромагнита будет отгадать, а в точке В – снова притягиваться, т.е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Для устранения вибрации, электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис. 8-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 – 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф1 который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС ек.з и возникает ток iк.з, сдвинутый по отношению к ек.з на угол γ и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем γ = 0 Ток iк.з возбуждает магнитный поток Фкз который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2, проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф1 на угол φ (рис. 8-6, б и в).

Читайте также:  Схема умножителя напряжения переменного тока

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р1 и Р2 (рис. 8-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Ротр чем и исключается вибрация якоря.

Рис. 8-6. Принцип работы короткозамкнутого витка в электромагнитах системах переменного тока

Каждая из сил Р и Р

Амплитудное значение Р12т(рис.8-6, д) переменной составляющей

тогда полная сила

Как видно из уравнения (8-35), пульсация зависит от угла сдвига Ф между потоками Ф1 и Ф2. Под пульсацией силы t понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

Пульсация будет отсутствовать при P12m = 0. Это возможно при одновременном выполнении двух условий:

2) 2φ = π, т.е. угол сдвига между потоками Ф1 и Ф2 должен быть 90°. В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на 90° практически невозможно. В осуществляемых системах φ = 50 ÷ 80°. Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Назначение короткозамкнутого витка в электромагнитных аппаратах. Поясните.

Для устранения вибрации электромагни­ты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электро­магнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охва­тываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС еК.З, и возникает ток iК.З., сдвинутый по отношению к еК.З. на угол

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

и опре­деляемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем = 0. Ток iК.З , возбуждает магнитный поток ФК.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2,проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во вре­мени по отношению к потоку Ф1 на угол (рис.7, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р2 (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше РОТР, чем и исключается вибрация якоря.

55. Назначение плавких предохранителей. Достоинства и недостатки. Приведите условно-графическое обозначение. Плавкий предохранитель — это коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента. Изготовляют плавкие элементы из свинца, сплавов свинца с оловом, цинка, меди. Предназначены для защиты электрооборудо­вания и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок.

Достоинства плавких предохранителей

1. Время перегорания предохранителей зави­ сит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, когда ток очень велик, предохранители перегорают достаточнобыстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной зашитой.

2. В большинстве плавках предохранителей предусмотрена возможность безопасной заме­ ны плавкой вставки под напряжением.

Недостатки плавких предохранителей

1. Если ток в цепи незначительно превышает допустимый, плавкие предохранители плохо выполняют защитную роль.

2. Другим недостатком предохранителей является их повреждаемость.
После перегорания пробку нужно заменять новой (перезаряжать). Для про­ стоты восстановления в конструкции плавких предохранителей применяют­ ся сменные калиброванные плавкие вставки.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 4257 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка

Магнитная система электромагнитов постоянного и переменного тока различная. У электромагнита постоянного тока относительно небольшой зазор d, а сам магнитопровод может быть выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали.

Читайте также:  Что значит ток под нагрузкой

У магнитов переменного тока система шихтованная, набранная из тонких листов электротехнической стали.

Так как через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток Ф изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от полюсного наконечника и возникнет дребезг якоря. Для устранения этого явления используются либо многофазовые электромагниты, либо короткозамкнутое кольцо, которое устанавливается на расщепленной части полюсного наконечника. Так как у катушек переменного тока определяющим является индуктивное сопротивление, а оно зависит от индуктивности, то в первоначальный момент , когда рабочий зазор d максимален и индуктивность минимальна, ток якоря максимален, то есть имеется бросок тока через катушку. При минимальном зазоре, когда якорь соприкоснется с полюсным наконечником, индуктивность возрастет и ток возрастет.

В электромагнитах переменного тока магнитное сопротивление зависит не только от , l, S сердечника, но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток, расположенных на сердечнике.

Катушка электромагнита постоянного тока выполняется достаточно высокой и тонкой, для улучшения условий охлаждения (потери мощности на постоянном токе только на чисто активном сопротивлении проводника).

Катушка электромагнита переменного тока выполняется более низкой, т.к. кроме потерь мощности в активном и индуктивном сопротивлении катушки имеются потери мощности на перемагничивание сердечника.

Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных элек­тромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре. Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напря­жениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку про­текает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышаю­щая мощность в обмотке при притянутом якоре. Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощ­ность, выделяемую при отпущенном якоре. Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение маг­нитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало ме­няется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые га­бариты обмоток.

Если отрывное усилие электромагнита будет РОТР, то дважды за период в точке А (рис. 6, в) якорь электромагнита будет от­падать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной сис­темы и сопровождается гудением.

­

Рис.6. Кривая изменения силы притяжения электромагнита

переменного тока без короткозамкнутого витка.

Для устранения вибрации электромагни­ты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электро­магнита Ф разветвляется на поток Ф1, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф2, который проходит через часть, охва­тываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС еК.З, и возникает ток iК.З., сдвинутый по отношению к еК.З. на угол

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

и опре­деляемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем = 0. Ток iК.З , возбуждает магнитный поток ФК.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф2,проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во вре­мени по отношению к потоку Ф1 на угол (рис.7, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р2 (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше РОТР, чем и исключается вибрация якоря.

Источник