Электромагнитные механизмы. Классификация и особенности электромагнитов переменного тока.

Классификация электромагнитных механизмов

Электромагнитные механизмы применяются для приведение в действие многих аппаратов. Конструкции электромагнитов разнообразны, они могут быть классифицированы:

• по способу действия: удерживающие – для удержания тех или иных грузов или деталей (например, электромагнитные столы станков, электромагниты подъемных кранов и т.п.); притягивающие – совершают определенную работу, притягивая свой якорь;

• по способу включения: с параллельной катушкой – ток в катушке определяется параметрами самого электромагнита и напряжением сети; с последовательной катушкой – катушка включается в силовую цепь, ток в катушке определяется не параметрами электромагнита, а теми устройствами (машины, аппараты), в цепь которых включена катушка;

• по роду тока: постоянного тока – при параллельном включении ток в катушке зависит от сопротивления ее обмотки и приложенного напряжения, электромагнитная система работает при постоянной МДС; переменного тока – при параллельном включении ток в катушке зависит от индуктивности системы, меняющейся обратно пропорционально воздушному зазору, электромагнитная система работает при постоянстве потокосцеплений;

• по характеру движения якоря: поворотные – якорь поворачивается вдоль какой-то оси или опоры; прямоходовые – якорь перемещается поступательно.

Силу притяжения или момент притяжения электромагнитного механизма при постоянном магнитном потоке можно вычислить по формуле

где Ф – магнитный поток;

- магнитная постоянная, равная ;

- эквивалентное сечение воздушного зазора.

При синусоидальном переменном токе магнитный поток изменяется по закону:

Сила притяжения электромагнита в таком случае будет:

Обозначим

тогда

т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака. Сила притяжения может быть представлена в виде двух составляющих: постоянной по времени и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной . Среднее за период значение силы Р будет .

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

Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита.

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС и возникает ток , который возбуждает магнитный поток . Этот поток сдвинут от основного потока на угол . Благодаря этому общая сила притяжения пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше, чем .