Главная Электромагнитные устройства



0.5 0,4 0,3 0.2 0.1 О

а30°

60 1 РО 1

\ПлоС>1ий 1 / стог 1

1

Г втяжнып я норе п 1 1 1

дисновып яиореп

ш

0,02 0.04 ОМ 0.1 0.2 0.4 СБ 1 2 Б W 20 40 60 100НФ,кН°-/м

Рис. 11.1. Рациональные области применения электромагнитов и форм стопов

ЭМ с втяжным якорем

11.1.2. Выбор основных параметров ЭМ

Заданная номинальная механическая работа ЭМ (Л=Рб) обеспечивается при определенных значениях тягового усилия Р и хода якоря б ЭМ. Для уменьшения габаритных размеров ЭМ выгодно задаваться малым б и необходимым Р из условия обеспечения заданной работы (PAjb).

Тяговое усилие ЭМ в общем виде является функцией следующих основных параметров [82]: P=/[(p W, S, (б+бп)].

Рассмотрим влияние каждого из этих параметров на тяговое усилие ЭМ и возможности увеличения усилия при рациональных значениях этих параметров.

Учет потерь МДС. Потери МДС учитываются поправочным коэффициентом ф, равным отношению суммы МДС, приходящихся на рабочий и паразитный зазоры, к общей МДС катушки Ф=(й + е )/Р- Он зависит от магнитной индукции (рис. 11.2) и имеет максимальные значения (минимальные потери МДС) при индукциях в рабочем зазоре (кривая /) 0,3...0,8 Тл и максимальной


Рис. 11.2. Области разброса и усредненные зависимости поправочного коэффициента от магнитной индукции



индукции (кривая 2) 0,35...0,95 Тл для наиболее распространенных электротехнических сталей. При индукции менее 0,3 Тл снижение ф вызывается относительным увеличением удельного магнитного сопротивления стали, которое становится соизмеримым с потерями МДС в рабочем зазоре. Поэтому потери МДС в стали необходимо учитывать и при больших, и сравнительно малых значениях индукции.

Проведение магнитного потока по магнитонроводу с минимальными относительными потерями МДС возможно лишь при определенном его сечении: Sopt = */Bopt. где Bopt = 0,35...0,95 Тл.

Зависимость тягового усилия от напряжения. Тяговое усилие пропорционально квадрату напряжения, подводимому к ЭМ P=U. Погрешность этого соотношения в широком диапазоне изменения напряжений питания для несильно насыщенного магнитопровода в основном 10...157о- Меньшая погрешность имеет место при сравнительно малых изменениях напряжений питания или одинаковых поправочных коэффициентах ф.

Зависимость тягового усилия от параметров катушки. Тяговое усилие ЭМ при t/=const пропорционально: квадрату МДС катушки P = F; параметрам катушки PWIR; Р4„р/рЮ\р; Pd\p/Dct, (при p = const); P=rf«np (при Dcp = const и при прочих неизменных параметрах); Р=1/р2.

Отсюда следуют важные для практики выводы:

1. Тяговое усилие ЭМ при данном напряжении питания может быть повышено то.пько увеличением диаметра провода. Увеличение числа витков при неизменном диаметре провода не приводит к повышению тягового усилия, а, наоборот, может несколько снизить усилие из-за увеличения среднего диаметра катушки.

2. С точки зрения тягового усилия выгоднее иметь малый средний диаметр катушки. Однако он ограничивается, во-первых, диаметром якоря, с уменьшением которого снижается сечение, а следовательно, и тяговое усилие; во-вторых, каркасом или направляющей втулкой; в-третьих, длиной катушки, так как для создания необходимой МДС длина получается значительной, что приводит к увеличению потоков рассеяния в ЭМ и потерь МДС в стали.

3. Тяговое усилие ЭМ при прочих неизменных параметрах определяется удельным сопротивлением обмоточного провода р. При использовании обмоточных проводов с большим р (например, алюминиевых), а также при увеличении р с повышением температуры нагрева катушки ЭМ, тяговое усилие ЭМ снижается пропорционально Р= 1 /р".

Зависимость тягового усилия от сечения магнитопровода. Тяговое усилие ЭМ пропорционально сечению или квадрату диаметра якоря P=S=nd/4. Существуют (см. п. П.1.3) квазиоптимальные соотношения размеров магнитопровода (оптимальное сечение), при которых тяговое усилие при прочих неизменных параметрах максимально. Поэтому рациональное сечение или диаметр якоря не могут быть выбраны произвольно без учета квазиоптимальных соотношений.

Зависимость тягового усилия от составляющих воздушного зазора. Тяговое усилие ЭМ с плоским стопом обратно пропорционально Ешадрату приведенного воздушного зазора Р= (б-1-бп)~= (бя-1-бн.пЧ-бп)~. Приведенный воздушный зазор состоит из рабочего б и паразитного бп. Рабочий зазор в свою очередь складывается из хода якоря бя и немагнитной прокладки (или покрытия) бв,п-



11.1.3. Основные соотношения и связи параметров

Основные соотношения размеров магнитопровода. Основные размеры магнитопровода связаны следующими квазиоптимальными соотношениями [82]: D,/D=0,87, d/D=0,5; C/D=0,12; С,/Л = 0.06.

Если известен диаметр якоря d, то другие размеры D=2d; Di = l,74d.

Если известен внутренний диаметр магнитопровода, то £)=l,I5Di; rf= =0,575Л,.

Высота окна магнитопровода равна /г=0,5(О,-rf) =0,185D.

Средний диаметр окна магнитопровода равен £)cp=0,5(£>i4-d) =0,685Z).

Указанные соотношения позволили составить таблицу рекомендуемых квазиоптимальных размеров (см) магнитопровода (табл. 11.1), удобную при проектировании.

Таблица 11.1

Рекомендуемые размеры магнитопровода (см)

0,75

0,18

0,09

0,53

0,26

0,19

0,09

2,25

0,54

0,27

0,85

0,55

0,27

0,22

0,11

2.35

0,56

0,28

1,65

0,95

0,23

0.11

0,58

0,29

1.75

0,24

0.12

2,45

0,59

0,29

1,85

1,05

0,25

0.12

1,95

0,26

0,13

0,62

0,31

1.15

0,28

0,14

0,64

0,32

0,29

0,14

0,67

0,33

1,25

0,15

5,05

0,35

0,31

0,15

0,72

0,36

2,35

1,35

0,32

0,16

0,74

0.37

2,45

0,33

0.16

0,76

0,38

1,45

0,35

0.17

5,75

0,36

0.18

0,82

0,41

1,55

0,37

0.18

0,84

0,42

0,38

0.19

0,86

0,43

1,65

0,39

0,19

6,45

0,89

0,44

0,91

0,45

3,05

1,75

0,42

0,21

0.94

0,47

3,15

0,43

0.21

0.96

0,48

1,85

0,44

0,22

4,25

1,02

0,51

0.46

0,23

1,08

0.54

1,95

0,47

0.23

4,75

1,14

0,57

0,48

0.24

2,05

0,49

0.24

10.5

9,15

1,26

0,63

0.25

0,66

3,75

2,15

0,52

0,26

10.5

0,72

Выражения связи размеров и параметров катушки следующие: w= =0,865/к/гн/Лв; R=npDctw/q=7lO-cpw/d„p.

Эти выражения позволили существенно упростить расчеты ЭМ и их катушек.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [103] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0237