Назначение короткозамкнутого витка переменного тока

5.1.6. Короткозамкнутый виток

Если отрывное усилие электромагнита будет Р_отр, то дважды за период в точкеА (рис. 5-5,в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точкеВ — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются ко-роткозамкнутыми витками (рис. 5-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф₁, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДСе_КЗ и возникает токi_КЗ, сдвинутый по отношению ке_КЗ, на уголи определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем

= 0. Токi_КЗвозбуждает магнитный поток Ф_кз, который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф₂,

Рис. 5-5. Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф₁на угол(рис. 5-6,б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени силP₁иР₂ (рис. 5-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая силаР пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Р_отр, чем и исключается вибрация якоря.

Каждая из сил P₁ иР₂ может быть представлена в виде двух составляющих:

Р₁ = — cos 2t; (5-31)

Р₂ = — cos 2(t-); (5-32)

Р = +. (5.33)

Р = +-постоянная составляющая;

-переменнаясоставляющая.

Амплитудное значение Р_12т (рис 5-6,д) переменной составляющей

Р_12т =. (5-34)

тогда полная сила

Р = +—. (5-35)

Как видно из уравнения (5-35), пульсация зависит от угла сдвига , между потокамиФ₁ и Ф₂. Под пульсацией силы понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

=. (5-36)

Пульсация будет отсутствовать при Р_12т = 0. Это возможно при одновременном выполнении двух условий: ‘

2=, т. е. угол сдвига между потоками Ф₁и Ф₂должен быть 90°.

Рис. 5-6. Принцип работы короткозамкнутого витка в электромагнитных системах переменного тока

В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на 90° практически невозможно. В осуществляемых системах = 50 . 80°. Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.

5.1.7. Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов

Для удерживающих электромагнитов интерес представляет только сила Р, создаваемая электромагнитом при неизменном (притянутом) положении детали.

Для притягивающих электромагнитов нас интересует зависимость создаваемого электромагнитом усилия от рабочего зазора Р=f() или зависимость момента от угла раствора якоряМ =f(), так как для приведения в действие того или иного аппарата необходимо преодолеть его противодействующие силы, изменяющиеся по ходу якоря у разных аппаратов по-разному. Примеры тяговых характеристик некоторых электромагнитов приведены на рис. 5-7.

Под механической характеристикой аппарата понимают зависимость суммарной силы сопротивления, противодействующей перемещению подвижной системы, от хода якоря. Суммарная сила сопротивления складывается из противодействующих сил отключающих и контактных пружин, веса подвижной системы и сил трения в подшипниках и шарнирах между подвижными деталями. При этом противодействующие силы пружин и веса всегда направлены в одну сторону независимо от направления перемещения якоря, силы трения меняют свое направление в зависимости от направления движения якоря. Характеристики обычно строятся: для прямоходовых подвижных систем в осях «противодействующая сила Р_отр.— рабочий зазор», для поворотных магнитных систем в осях «противодействующий момент Мотр– угол поворота», где Р_отр

Рис. 5-7. Статические тяговые характеристики некоторых электромагнитных систем:

1 – 8 – формы систем и соответствующие им характеристики

_.и Мотр– соответственно отрывные усилие и момент.

Р_отр.= Р_пруж.= G+ Р_тр(5-37)

Мотр= М_пруж.= МG+M_тр; (5-38)

Р_отр.= Р_пруж.= G— Р_тр(5-39)

Мотр= М_пруж.= МG-M_тр; (5-40)

где Р_пруж— усилия, создаваемые отключающими и контактными пружинами;G — вес подвижной системы, в зависимости от конструкции вес может противодействовать ( + ) или помогать ( —) включению; где Р_отр — силы трения.

Рис. 5-8. Механические характеристики контактора: а – при включении; б – при отключении

В общем случае механическая характеристика представляет собой ломаную линию (рис. 5-8). В качестве примера рассмотрим построение механической характеристики электромагнитного контактора при включении и отключении. В точке ₁действуют вес подвижной системы (кривая1), сила отключающей пружины (кривая 2) и силы трения (кривая 3). При движении якоря Р_отрвозрастает за счет дополнительного сжатия отключающей пружины. В точке₂происходит соприкосновение контактов, при этомР_отр возрастает сначала скачкообразно за счет начального нажатия (кривая4), а затем плавно за счет дополнительного сжатия контактных пружин. Кривая 5 представляет собой сумму кривых1—4 и является механической характеристикой рассматриваемого аппарата.

Тяговая характеристика Р (кривая6) представляет собой зависимость силы притяжения электромагнита от зазора (соответственно зависимость момента притяжения от угла поворота якоря). Движение якоря начнется, когда электромагнитная сила притяжения при=₁станет больше противодействующей. Для обеспечения четкого и надежного включения аппарата тяговая характеристика должна лежать выше механической и соответствовать ей. В зависимости от конструкции и рода тока электромагнита могут быть получены различного рода статические тяговые характеристики, как это показано на рис. 5-7.

Расположение катушки в магнитной системе относительно рабочего зазора в значительной степени определяет поток рассеяния. Таким образом, при данной

МДС значение силы притяжения электромагнита также зависит от расположения катушки в магнитной системе. Большая сила притяжения получается, когда рабочий зазор расположен внутри катушки. При этом катушка должна быть смещена в сторону якоря.

Источник

Назначение короткозамкнутого витка в электромагнитных аппаратах. Поясните.

Для устранения вибрации электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис.7, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 — 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф₁, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС е_К.З, и возникает ток i_К.З_., сдвинутый по отношению к е_К.З. на угол

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем = 0. Ток i_К.З , возбуждает магнитный поток Ф_К.З., который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф₂,проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф₁ на угол (рис.7, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р± и Р₂ (рис.7, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Р_ОТР, чем и исключается вибрация якоря.

55. Назначение плавких предохранителей. Достоинства и недостатки. Приведите условно-графическое обозначение. Плавкий предохранитель — это коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента. Изготовляют плавкие элементы из свинца, сплавов свинца с оловом, цинка, меди. Предназначены для защиты электрооборудования и сетей от токов короткого замыкания и недопустимых длительных перегрузок.

Достоинства плавких предохранителей

1. Время перегорания предохранителей зави сит от силы тока, проходящего через нить. Так, при коротком замыкании, когда ток очень велик, предохранители перегорают достаточнобыстро, и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной зашитой.

2. В большинстве плавках предохранителей предусмотрена возможность безопасной заме ны плавкой вставки под напряжением.

Недостатки плавких предохранителей

1. Если ток в цепи незначительно превышает допустимый, плавкие предохранители плохо выполняют защитную роль.

2. Другим недостатком предохранителей является их повреждаемость.
После перегорания пробку нужно заменять новой (перезаряжать). Для про стоты восстановления в конструкции плавких предохранителей применяют ся сменные калиброванные плавкие вставки.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 4257 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Отличие электромагнита постоянного тока от электромагнита переменного тока, назначение и принцип работы короткозамкнутого витка

Магнитная система электромагнитов постоянного и переменного тока различная. У электромагнита постоянного тока относительно небольшой зазор d, а сам магнитопровод может быть выполнен из сплошного цельного куска электротехнической стали.

У магнитов переменного тока система шихтованная, набранная из тонких листов электротехнической стали.

Так как через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток Ф изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от полюсного наконечника и возникнет дребезг якоря. Для устранения этого явления используются либо многофазовые электромагниты, либо короткозамкнутое кольцо, которое устанавливается на расщепленной части полюсного наконечника. Так как у катушек переменного тока определяющим является индуктивное сопротивление, а оно зависит от индуктивности, то в первоначальный момент , когда рабочий зазор d максимален и индуктивность минимальна, ток якоря максимален, то есть имеется бросок тока через катушку. При минимальном зазоре, когда якорь соприкоснется с полюсным наконечником, индуктивность возрастет и ток возрастет.

В электромагнитах переменного тока магнитное сопротивление зависит не только от , l, S сердечника, но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток, расположенных на сердечнике.

Катушка электромагнита постоянного тока выполняется достаточно высокой и тонкой, для улучшения условий охлаждения (потери мощности на постоянном токе только на чисто активном сопротивлении проводника).

Катушка электромагнита переменного тока выполняется более низкой, т.к. кроме потерь мощности в активном и индуктивном сопротивлении катушки имеются потери мощности на перемагничивание сердечника.

Как известно в электромагнитах переменного тока ток в обмотке сильно зависит от положения якоря. В клапанных электромагнитах ток в притянутом состоянии в десятки раз меньше, чем при отпущенном якоре. Это затрудняет создание максимальных реле напряжения на базе клапанной системы, так как при напряжениях, близких к напряжению срабатывания, через обмотку протекает большой ток, выделяется мощность, в сотни раз превышающая мощность в обмотке при притянутом якоре. Приходится сильно увеличивать габариты катушки, чтобы рассеивать большую мощность, выделяемую при отпущенном якоре. Большим преимуществом реле серии ЭН является относительно небольшое изменение магнитной проводимости, в результате чего ток в обмотках мало меняется при повороте якоря. Это дает возможность иметь малые габариты обмоток.

Если отрывное усилие электромагнита будет Р_ОТР, то дважды за период в точке А (рис. 6, в) якорь электромагнита будет отпадать, а в точке В — снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Рис.6. Кривая изменения силы притяжения электромагнита

переменного тока без короткозамкнутого витка.

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф₁, который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС е_К.З, и возникает ток i_К.З_., сдвинутый по отношению к е_К.З. на угол

Рис.7. Принцип работы короткозамкнутого витка

в электромагнитных системах переменного тока.

Источник

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ ВИТОК

При синусоидальном переменном токе поток (рис. 8-5, а) изменяется по закону

Ф = Ф_т sin ωt. (8-27)

Сила притяжения электромагнита в таком случае будет

т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака (рис. 8-5, б). Сила притяжения может быть представлена в виде двух доставляющих: постоянной во времени Р‘=Р_m/2 и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной Р«= cos 2ωt. Среднее за период значение силы Р будет P_m/2.

Рис. 8-5. Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

Если отрывное усилие электромагнита будет P_отр, то дважды за период в точке А рис. 8-5, в) якорь электромагнита будет отгадать, а в точке В – снова притягиваться, т.е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Для устранения вибрации, электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис. 8-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 – 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф₁ который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС е_к.з и возникает ток i_к.з, сдвинутый по отношению к е_к.з на угол γ и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем γ = 0 Ток i_к.з возбуждает магнитный поток Ф_кз который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф₂, проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф₁ на угол φ (рис. 8-6, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р₁ и Р₂ (рис. 8-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Р_отр чем и исключается вибрация якоря.

Рис. 8-6. Принцип работы короткозамкнутого витка в электромагнитах системах переменного тока

Каждая из сил Р и Р

Амплитудное значение Р_12т(рис.8-6, д) переменной составляющей

тогда полная сила

Как видно из уравнения (8-35), пульсация зависит от угла сдвига Ф между потоками Ф₁ и Ф₂. Под пульсацией силы t понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

Пульсация будет отсутствовать при P₁₂_m = 0. Это возможно при одновременном выполнении двух условий:

2) 2φ = π, т.е. угол сдвига между потоками Ф₁ и Ф₂ должен быть 90°. В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на 90° практически невозможно. В осуществляемых системах φ = 50 ÷ 80°. Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник