Электрические аппараты
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?и до 10 сек, тогда как время трогания при притяжении составляет доли секунды.
При н. с, равной нулю, в цепи устанавливается поток, определяемый кривой размагничивания материала и воздушным зазором. Этот остаточный поток может создавать силу притяжения большую, чем сила, развиваемая пружиной. Произойдет залипание якоря. Для устранения залипания ставится немагнитная прокладка, снижающая величину остаточного потока.
В реальных конструкциях реле времени магнитная система при притянутом положении якоря сильно насыщена.
Для насыщенной цепи справедливо уравнение
(5.23)
Решив уравнение относительно времени, получим:
(5.24)
гдепоток, при котором сила, развиваемая пружиной, равна силе электромагнита.
Для определения значения интеграла рассчитывается зависимость потока в рабочем зазоре от н. с. После этого строится зависимость 1/ш=/(Ф) и графическим интегрированием решается.
в) Динамика электромагнитов переменного тока. Рассмотрим магнитную цепь электромагнита, у которого магнитопровод ненасыщен. Пусть включение происходит в нуль напряжения. В этом случае можно записать:
(5.25)
Поскольку цепь линейна, ток можно выразить через поток
Подставив, получим:
(5.26)
Решив это уравнение относительно потока, найдем:
(5.27)
где Фт максимальное значение потока.
Согласно (5.27) при / = 0 поток в системе также равен нулю. Через время t=n/u> поток достигает наибольшего значения, поскольку постоянная составляющая потока складывается с переменной составляющей. Если пренебречь затуханием, то через полпериода поток достигает величины, равной 2Фта.
По мере затухания постоянной составляющей потока пиковое значение потока будет уменьшаться, пока не достигнет Фт. Таким образом, в электромагните переменного тока наибольшие пиковые значения потока, а следовательно, и силы, будут иметь место в начале процесса включения, причем пиковое значение потока и силы наступает примерно через 0,01 сек после начала включения (при частоте тока 50 Гц). Это обеспечивает малое время трогания.
Если магнитная система насыщена, то возникновение постоянной составляющей потока в момент включения ведет к появлению большого сильно искаженного намагничивающего тока.
При включении в нуль тока (потока) постоянная составляющая не появляется и пиковое значение потока появляется через четверть периода после начала включения. Таким образом, и в этом случае обеспечивается быстрое срабатывание электромагнита без применения специальных мер.
Расчет динамических характеристик электромагнитов переменного тока аналитически очень затруднен. Эту задачу удается решить применением аналоговых счетных машин. Необходимо отметить, что в момент включения электромагнита рабочий зазор в магнитной цепи велик, что вызывает согласно большой намагничивающий ток, в десятки раз больший, чем ток в притянутом положении якоря.
Магнитные цепи с постоянными магнитами
а) Общие сведения. Для создания постоянного магнитного поля в целом ряде электрических аппаратов используются постоянные магниты, которые изготавливаются из магнитно-твердых материалов, имеющих широкую петлю гистерезиса (рис.5.6).
Работа постоянного магнита происходит на участке отH= 0 до
H = Нс. Эта часть петли называется кривой размагничивания.
Рассмотрим основные соотношения в постоянном магните, имеющем форму тороида с одним малым зазором б (рис.5.6). Благодаря форме тороида и небольшому зазору потоками рассеяния в таком магните можно пренебречь. Если зазор мал, то магнитное поле в нем можно считать однородным.
Рис.5.6. Кривая размагничивания постоянного магнита
Если пренебречь выпучиванием, то индукции в зазоре В& и внутри магнита В одинаковы.
На основании закона полного тока при интегрировании по замкнутому контуру 1231 рис. получим:
(5.28)
Рис.5.7 Постоянный магнит, имеющий форму тороида
Таким образом, напряженность поля в зазоре направлена встречно напряженности в теле магнита. Для электромагнита постоянного тока, имеющего аналогичную форму магнитной цепи, без учета насыщения можно написать:
Сравнивая можно видеть, что в случае с постоянным магнитом н. с, создающей поток в рабочем зазоре, является произведение напряженности в теле магнита на его длину с обратным знаком Hl.
Воспользовавшись тем, что
(5.29)
получим:
(5.30)
или (5.31)
гдеплощадь полюса; проводимость воздушного зазора.
Уравнение есть уравнение прямой, проходящей через начало координат во втором квадранте под углом а к оси Н. С учетом масштаба индукции тв и напряженности тн угол а определяется равенством
(5.32)
Так как индукция и напряженность магнитного поля в теле постоянного магнита связаны кривой размагничивания, то пересечение указанной прямой с кривой размагничивания (точка А на рис.5.6) и определяет состояние сердечника при заданном зазоре.
При замкнутой цепи
и