Các thông số và đặc điểm của nam châm điện

Đặc tính cơ bản của nam châm điện

Phổ biến nhất là các đặc điểm động giải thích cho những thay đổi trong n. c. nam châm điện trong quá trình hoạt động do tác động của EMF tự cảm ứng và chuyển động, đồng thời tính đến ma sát, giảm chấn và quán tính của các bộ phận chuyển động.

Đối với một số loài nam châm điện (nam châm điện tốc độ cao, máy rung điện từ, v.v.) bắt buộc phải có kiến ​​​​thức về các đặc tính động, vì chỉ chúng mới đặc trưng cho quá trình làm việc của các nam châm điện đó. Tuy nhiên, để có được các tính năng động đòi hỏi rất nhiều công việc tính toán. Do đó, trong nhiều trường hợp, đặc biệt là khi không yêu cầu xác định thời gian di chuyển chính xác, chúng bị giới hạn trong việc báo cáo các đặc điểm tĩnh.

Các đặc tính tĩnh thu được nếu chúng ta không tính đến hiệu ứng trên mạch điện của EMF phía sau xảy ra trong quá trình chuyển động của phần ứng nam châm điện, tức là chúng ta giả sử rằng dòng điện trong cuộn dây của nam châm điện không thay đổi và bằng với dòng điện vận hành chẳng hạn.

Các đặc điểm quan trọng nhất của nam châm điện theo quan điểm đánh giá sơ bộ của nó là:

1. Đặc tính tĩnh lực kéo của nam châm điện... Nó biểu thị sự phụ thuộc của lực điện từ vào vị trí của phần ứng hoặc khe hở làm việc đối với các giá trị không đổi khác nhau của điện áp cung cấp cho cuộn dây hoặc cường độ dòng điện trong cuộn dây:

Fe = f (δ) tại U = const

hoặc Fe = f (δ)in I= const.

Cơm. 1. Các loại tải điện từ điển hình: a — cơ chế khóa, b — khi nâng tải, c — ở dạng lò xo, d — ở dạng một loạt lò xo đầu vào, δn — khoảng hở ban đầu, δk là khoảng cách cuối cùng giải tỏa.

2. Đặc trưng của các lực đối kháng (tải trọng) của nam châm điện... Nó thể hiện sự phụ thuộc của các lực đối lập (trong trường hợp chung, giảm đến điểm áp dụng lực điện từ) vào khe hở làm việc δ (Hình 1) ): F n = f (δ)

Việc so sánh các đặc tính ngược chiều và lực kéo giúp có thể rút ra kết luận (sơ bộ, không tính đến động lực học) về khả năng hoạt động của nam châm điện.

Để nam châm điện hoạt động bình thường, điều cần thiết là đặc tính lực kéo trong toàn bộ phạm vi thay đổi trong quá trình của phần ứng phải vượt qua phần đối diện và ngược lại, để giải phóng rõ ràng, đặc tính lực kéo phải vượt qua bên dưới cái đối diện (Hình 2).

Cơm. 2. Hướng tới sự phối hợp các đặc điểm của lực lượng chủ động và lực lượng đối lập

3. Đặc tính tải của nam châm điện... Đặc tính này liên quan đến giá trị của lực điện từ và độ lớn của hiệu điện thế đặt vào cuộn dây hoặc cường độ dòng điện chạy trong cuộn dây đó với vị trí cố định của phần ứng:

Fe = f (u) và Fe = f (i) trong δ= const

4.Nam châm điện làm việc hữu ích có điều kiện... Nó được định nghĩa là tích của lực điện từ tương ứng với khe hở vận hành ban đầu bằng giá trị của hành trình phần ứng:

Wny = Fn (δn — δk) tính bằng Аz= const.

Giá trị của công hữu ích có điều kiện đối với một nam châm điện nhất định là một hàm của vị trí ban đầu của phần ứng và độ lớn của dòng điện trong cuộn dây nam châm điện. Trong bộ lễ phục. Hình 3 thể hiện đặc tính của lực kéo tĩnh Fe = f (δ) và đường cong nam châm điện Wny = Fn (δ). Vùng bóng mờ tỷ lệ với Wny tại giá trị này của δn.

Cơm. 3… Hoạt động hữu ích có điều kiện của nam châm điện.

5. Hiệu suất cơ học của nam châm điện — giá trị tương đối của công hữu ích có điều kiện Wny so với công suất lớn nhất có thể (tương ứng với diện tích được tô đậm lớn nhất) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Khi tính toán nam châm điện, nên chọn độ hở ban đầu của nó sao cho nam châm điện mang lại công việc hữu ích tối đa, tức là δn tương ứng với Wp.ym (Hình 3).

6. Thời gian đáp ứng của nam châm điện — thời gian kể từ thời điểm tín hiệu được đưa vào cuộn dây của nam châm điện cho đến khi chuyển đổi phần ứng ở vị trí cuối cùng. Tất cả những thứ khác đều bằng nhau, đây là một chức năng của lực đối lập ban đầu Fn:

TSp = f(Fn) tại U = const

7. Đặc tính gia nhiệt là sự phụ thuộc của nhiệt độ gia nhiệt của cuộn dây nam châm điện vào thời gian của trạng thái bật.

8. Hệ số Q của nam châm điện, được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của nam châm điện với giá trị của công hữu ích có điều kiện:

D = khối lượng của nam châm điện / Wpu

9.Chỉ số khả năng sinh lời, là tỷ lệ giữa công suất tiêu thụ của cuộn nam châm điện với giá trị của công việc hữu ích có điều kiện:

E = điện năng tiêu thụ / Wpu

Tất cả những đặc điểm này cho phép thiết lập sự phù hợp của một nam châm điện nhất định đối với các điều kiện hoạt động nhất định của nó.

Thông số điện từ

Ngoài các đặc điểm được liệt kê ở trên, chúng tôi cũng sẽ xem xét một số thông số chính của nam châm điện. Chúng bao gồm những điều sau đây:

a) Công suất tiêu thụ của nam châm điện... Công suất giới hạn mà nam châm điện tiêu thụ có thể bị giới hạn bởi lượng nhiệt cho phép của cuộn dây và trong một số trường hợp bởi điều kiện công suất mạch của cuộn dây nam châm điện.

Đối với nam châm điện, theo quy định, hạn chế là sự nóng lên của nó trong thời gian bật. Do đó, lượng nhiệt cho phép và tính toán chính xác của nó là những yếu tố quan trọng trong tính toán như lực và hành trình nhất định của phần ứng.

Việc lựa chọn một thiết kế hợp lý, cả về từ tính và cơ học, cũng như về các đặc tính nhiệt, giúp trong một số điều kiện nhất định có thể có được một thiết kế với kích thước và trọng lượng tối thiểu và theo đó, giá thấp nhất. Việc sử dụng các vật liệu từ tính và dây quấn cao cấp hơn cũng góp phần tăng hiệu quả thiết kế.

Trong một số trường hợp, nam châm điện (đối với tiếp sức, cơ quan quản lý, v.v.) được thiết kế trên cơ sở đạt được nỗ lực tối đa, tức là tiêu thụ năng lượng tối thiểu cho một hoạt động hữu ích nhất định. Các nam châm điện như vậy được đặc trưng bởi các lực điện từ tương đối nhỏ và các cú sốc và các bộ phận chuyển động nhẹ.Hệ thống sưởi của cuộn dây của họ thấp hơn nhiều so với mức cho phép.

Về mặt lý thuyết, năng lượng tiêu thụ bởi một nam châm điện có thể được giảm tùy ý bằng cách tăng tương ứng kích thước của cuộn dây của nó. Trên thực tế, giới hạn này được tạo ra bởi chiều dài tăng dần của vòng quay trung bình của cuộn dây và chiều dài của đường tâm của cảm ứng từ, kết quả là việc tăng kích thước của nam châm điện trở nên kém hiệu quả.

b) Hệ số an toàn… Trong hầu hết các trường hợp n. v. bắt đầu có thể được coi là bằng n. c, sự hoạt động của nam châm điện.

Mối quan hệ của n. c.tương ứng với giá trị đứng yên của dòng điện, k n. với truyền động (NS quan trọng) (xem Hình 2) được gọi là hệ số an toàn:

ks = Azv / AzSr

Hệ số an toàn của nam châm điện, theo các điều kiện về độ tin cậy, luôn được chọn nhiều hơn một.

v) Tham số kích hoạt là giá trị nhỏ nhất của n. c.dòng điện hoặc điện áp mà nam châm điện được kích hoạt (di chuyển phần ứng từ δn sang δDa se).

G) Tham số giải phóng — tương ứng là giá trị lớn nhất của n. s, dòng điện hoặc hiệu điện thế tại đó phần ứng của nam châm điện trở lại vị trí ban đầu.

e) Tỷ lệ phần trăm trở lại... Tỷ lệ n.c mà tại đó phần ứng trở lại vị trí ban đầu, tính bằng n. c.độ truyền động được gọi là hệ số hồi tiếp của nam châm điện: kv = Азv / АзСр

Đối với nam châm điện trung tính, các giá trị của hệ số hoàn vốn luôn nhỏ hơn một và đối với các thiết kế khác nhau, chúng có thể từ 0,1 đến 0,9. Đồng thời, việc đạt được các giá trị gần với cả hai giới hạn đều khó khăn như nhau.

Hệ số hoàn trả có tầm quan trọng lớn nhất khi đặc tính ngược lại càng gần với đặc tính kéo của nam châm điện càng tốt. Giảm hành trình điện từ cũng làm tăng tỷ lệ quay trở lại.