Главная Электромагнитные устройства



уравнение магнитной цепи ЭМ F=fHidl, где F -МДС катушки; Midi - элементарная МДС (разность магнитных потенциалов); / - проекция вектора напряженности Н на элемент обхода dl;

уравнение характеристики намагничивания магнитопровода =f(i, 6), где д -рабочий воздушный зазор;

уравнение силы электромагнитного притяжения f=f(U7„, т)), где Р - тяговое усилие; - запас магнитной энергии; т) - КПД конструкции;

уравнение движения якоря md4/dP=P{WK)-Рпр{ё) ~Pnp{d6/dt), где т - масса подвижных частей, приведенная к якорю; Япр(б)-сила, противодействующая перемещению якоря; Puv(d6/dt) -противодействующая сила, зависящая от скорости движения;

уравнение иагрева и охлаждения ЭМ 0=/(Л, вкл, 5окл, Кт), где 0 -превышение температуры (перегрев); W - мощность ЭМ; <екл -время нахождения ЭМ под током; Зохл - поверхность охлаждения; /Ст - коэффициент теплоотдачи.

Уравнения нелинейные и не поддаются точному аналитическому решению из-за значительных математических трудностей, обусловленных нелинейными зависимостями параметров, в частности, таких как: G=f(б) - магнитная проводимость рабочего зазора и ход якоря, Ф=1{1) -ток в обмотке ЭМ и магнитный поток, 6n=]f (О - неравномерность движения якоря и др. Для практического использования обычно рассматривают упрощенные уравнения, полученные в результате различных методов подхода и принятых допущений. Широко используются также графо-аналитические методы.

8.2.7. Основные параметры и характеристики

Основные параметры ЭМ управления и их значения установлены ГОСТ 19264-82. «Электромагниты управления. Общие технические условия <СТ СЭВ 3153-81)». «

Следует отметить, что / гОСТ 19264-82 [распространяется только на ЭМ управления постоянного и переменно.го тока, применяемые в исполнительных механизмах различного промышленного назначения, а также в качестве самостоятельного функционального блока. Стандарт не распространяется на ЭМ, управляющие контактными устройствами коммутационных аппаратов, подъемные, для информационной техники, использования на подвижных установках наземного, водного и воздушного транспорта, специального назначения. Ввиду отсутствия стандартов на указанные и другие виды н назначения ЭМ, применяемых в РЭА и средствах автоматики, данные и положения ГОСТ 19264-82 могут оказаться полезными и служить ориентиром и для других ЭМ, на которые данный стандарт не распространяется.

1. Номинальное рабочее напряжение выбирается из значений ряда: 12; 24; 48; 60; 110; 220; 440 В -для ЭМ постоянного тока; 24; 42; 60; 110; 220; 380 В - для однофазных ЭМ; 220; 380; 660 В - для трехфазных ЭМ. Электромагниты должны работать при напряжении питающей сети 0,9...1,1 номинального значения.

2. Номинальная частота сети для питания ЭМ переменного тока 50 или 60 Гц с допускаемым отклонением ±3%.

3. Электромагниты должны работать в одном, двух илн в трех режимах: продолжительный -ПВ = 100%; ЭМ переменного тока должны допускать не



менее 120 включений в час; повторно-кратковременный - ПВ выбирается вз значений ряда (5; 15; 25; 40; 607о), максимальное время цикла 300 с; кратковременный-время включения (<Екл) выбирается из значений ряда (5; 10; 25; 30 с-10; 30; 60; 90 мин).

4. Число циклов ВО, определяющее механическую износостойкость (средний ресурс) ЭМ, выбирается из значений ряда: 10; 30; 100; 300 тыс; 1; 3; 4; 6,3; 10; 16; 20; 30 млн.

5. Основным параметром ЭМ является номинальная работа А=РЬ.

6. Другие параметры и показатели ЭМ: тяговое усилие (сила)- начальная, текущая, удержания (отрыва); вращающий момент - начальный, текущий, удерживающий; ход якоря - значение линейного или углового перемещения якоря; сопротивление обмотки - в холодном или нагретом состояниях; потребляемый ток - номинальный, пусковой, удержания; потребляемая мощность - номинальная, пусковая, удержания; температура обмотки - максимальная, средняя, на поверхности; превышение температуры обмоткн (перегрев); времена срабатывания, трогания, движения, отпускания, успокоения (время вибрации якоря); постоянная времени; продолжительность включения; пауза (продолжительность отключения); частота включений - в час, минуту, секунду; показатели надежности; форма статической тяговой характеристики; степень защиты; класс на-гревостойкости изоляции; сопротивление изоляции; испытательное напряжение; нормальное рабочее положение; срок хранения; гарантийный срок эксплуатации.

7. В стандартах или технических условиях (ТУ) указывают на конкретные серии илн типы ЭА1 следующие параметры и характеристики: номинальное тяговое усилие или номинальный вращающий момент, номинальный ход, удерживающая сила, времена срабатывания н возврата, номинальная частота включения, номинальная потребляемая мощность (для ЭА1 постоянного тока) и номинальная активная мощность (для ЭМ переменного тока), а также форма статической тяговой характеристики (СТХ).

8. Основные характеристики ЭМ: статическая тяговая характеристика P=f(6); динамическая тяговая характеристика (ДТХ) Рд=/(6);

механическая характеристика противодействующвх перемещенвю сил Pnp=f(6);

ток в обмотке во времени i=f(<)l движение якоря во иремеви бн=/(0; нагрев и охлаждение во времени G=f(0;

магнитная проводимость рабочего зазора от хода якоря 0=/(вя?г магнитный поток от тока 0=f(i).

8.2.8. Расчет тяговых сил (моментов]

Для расчета тяговых сил используются формулы Максвелла и энергетические формулы, полученные из энергетического баланса ЭМ.

Для равномерного поля в зазоре и ненасыщенной магнитной системы тяговая сила Р определяется по формуле Максвелла P-BSj2\io, где - индукция в рабочем зазоре; S -площадь полюса (якоря, сердечника); цо= = 4я10- Гн/м.

В остальных случаях используют энергетические формулы [71]. . Для втяжных ЭМ P=F[\dXf,ldb\+\,(lklly]l2, где f --МДС рабочего



зазора; dJog/de - производная проводимое™ по зазору; Х,, -удельная проводимость рассеяния; U /«- длины якоря и катушки.

Для ЭМ с внешним притягивающимся якорем P=F\dKf,/d6\f2, d%/d6 - производная суммарной проводимости по зазору.

Для ЭМ с поворотным якорем электромагнитный момент равен М= F\d>(,jdf>\p, где dX/dp- суммарная производная проводимости рабочих зазоров по углу наклона якоря над полюсом.

Выражения для определения производных проводимостей рабочих зазоров различных типов ЭМ, а также примеры расчетов даны в [71]. Там же приведены приближенная формула определения электромагнитной силы соленоидного ЭМ и выражения для определения входящих в формулу параметров и коэффициентов, формулы расчета тяговых сил и других параметров ЭМ переменного тока, поляризованных ЭМ, магнитных систем с постоянными магнитами.

8.2.9. Условия оптимизации и критерии оценки

Понятие «оптимизация» означает нахождение лучшего решения из всех возможных решений. Проблема оптимизации ЭМ сводится к нахождению (определению) их оптимальных параметров. Однако решение этой проблемы усложняется тем, что критерии для выбора наилучшей конструкции и параметров могут быть выбраны различными в зависимости от назначения ЭМ, предъявляемых к нему требований, условий работы и тому подобное: минимумов массы, объема, потребляемой энергии, стоимости, максимумов быстродействия, чувствительности, магнитной и механической эффективности н др.

Условия оптимизации по некоторым критериям не совпадают. Например, для максимального быстродействия ЭМ необходимо значительное превышение тягового усилия ЭМ над противодействующей перемещению силой [123], а это приводит к низкой магнитной эффективности [76], к значительной массе, габаритным размерам и потребляемой энергии. Поэтому, как правило, оптимизируют по какому-то одному определяющему критерию или по нескольким сходным критериям, а потом принимают компромиссное решение.

В большинстве случаев при выборе основных размеров и параметров проектируемого ЭМ исходит из того, чтобы отношение номинальной работы, совершаемой ЭМ, к его массе, объему, потребляемой мощности, МДС было максимальным, т. е. используются критерии вида: AIQ, A/V, A/N, A/F. Эти критерии применяются обычно при поверочных расчетах ЭМ, а также при сравнении существующих конструкций. При проектных расчетах ЭШ они оказывают косвенное влияние на проектируемый ЭШ, поскольку отдельные рекомендации могли быть получены исходя из того или иного критерия.

Проблема оптимизации ЭМ не ограничивается удовлетворением указанных критериев. В более полном понимании оптимизация означает нахождение лучшего решения при минимальных затратах средств и времени, т. е. вовсе не безразлично, какой ценой получено данное оптимальное решение. Поэтому особую важность имеет уровень организации рабочего места конструктора-разработчика, наличие у него отработанных инженерных методов расчета ЭМ, вспомогательных таблиц, графиков, номограмм, средств автоматизированного проектирования (САПР), отработанных программ расчета н анализа, облегчающих и ускоряющих этап проектирования.



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


0.0153