Parameter und Eigenschaften von Elektromagneten

Grundlegende Eigenschaften von Elektromagneten

Am häufigsten sind dynamische Merkmale, die Änderungen in n erklären. c. Elektromagnet im Prozess seiner Arbeit aufgrund der Wirkung von EMF der Selbstinduktion und Bewegung und berücksichtigen auch Reibung, Dämpfung und Trägheit beweglicher Teile.

Für einige Arten Elektromagnete (Hochgeschwindigkeitselektromagnete, elektromagnetische Vibratoren usw.) Die Kenntnis der dynamischen Eigenschaften ist zwingend erforderlich, da nur sie den Arbeitsvorgang solcher Elektromagnete charakterisieren. Das Erhalten dynamischer Merkmale erfordert jedoch viel Rechenarbeit. Daher beschränken sie sich in vielen Fällen, insbesondere wenn keine genaue Bestimmung der Reisezeit erforderlich ist, auf die Meldung statischer Merkmale.

Die statischen Eigenschaften werden erhalten, wenn wir die Auswirkung der Gegen-EMK, die während der Bewegung des Ankers des Elektromagneten auftritt, auf den Stromkreis nicht berücksichtigen, d. h. Wir gehen davon aus, dass der Strom in der Spule des Elektromagneten unverändert ist und beispielsweise dem Betriebsstrom entspricht.

Die wichtigsten Eigenschaften des Elektromagneten aus Sicht seiner vorläufigen Bewertung sind folgende:

1. Traktionsstatische Charakteristik des Elektromagneten... Sie stellt die Abhängigkeit der elektromagnetischen Kraft von der Position des Ankers bzw. des Arbeitsspalts für verschiedene konstante Werte der der Spule zugeführten Spannung bzw. des Stroms in der Spule dar:

Fe = f (δ) bei U = const

oder Fe = f (δ)in I= const.

Reis. 1. Typische Arten elektromagnetischer Lasten: a – Verriegelungsmechanismus, b – beim Heben einer Last, c – in Form einer Feder, d – in Form einer Reihe von Eingangsfedern, δn – anfängliches Spiel, δk ist das Endspiel Spielraum.

2. Charakteristik der Gegenkräfte (Belastung) des Elektromagneten... Sie stellt die Abhängigkeit der Gegenkräfte (im allgemeinen Fall reduziert auf den Angriffspunkt der elektromagnetischen Kraft) vom Arbeitsspalt δ dar (Abb. 1). ): Fn = f (δ)

Der Vergleich der Gegen- und Traktionseigenschaften ermöglicht (vorläufig, ohne Berücksichtigung der Dynamik) einen Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des Elektromagneten.

Damit der Elektromagnet normal funktioniert, ist es erforderlich, dass die Traktionskennlinie im gesamten Bereich der Änderungen im Ankerverlauf über der entgegengesetzten liegt, für eine eindeutige Freigabe hingegen muss die Traktionskennlinie darunter liegen das Gegenteil (Abb. 2).

Reis. 2. Auf dem Weg zur Koordination der Eigenschaften der aktiven und gegensätzlichen Kräfte

3. Belastungskennlinie des Elektromagneten... Diese Kennlinie bezieht sich auf den Wert der elektromagnetischen Kraft und die Größe der an die Spule angelegten Spannung bzw. des darin befindlichen Stroms mit einer festen Position des Ankers:

Fe = f (u) und Fe = f (i) in δ= const

4.Bedingt nützliche Arbeit Elektromagnet... Es ist definiert als das Produkt der elektromagnetischen Kraft, die dem anfänglichen Betriebsspalt entspricht, und dem Wert des Ankerhubs:

Wny = Fn (δn — δk) in Аz= const.

Der Wert der bedingten Nutzarbeit für einen bestimmten Elektromagneten ist eine Funktion der Ausgangsposition des Ankers und der Größe des Stroms in der Spule des Elektromagneten. In Abb. 3 zeigt die Charakteristik der statischen Traktion Fe = f (δ) und die Kurve Wny = Fn (δ) des Elektromagneten. Die schraffierte Fläche ist bei diesem Wert von δn proportional zu Wny.

Reis. 3… Bedingt nützlicher Betrieb eines Elektromagneten.

5. Mechanischer Wirkungsgrad eines Elektromagneten – der relative Wert der bedingten Nutzarbeit Wny im Vergleich zum maximal möglichen (entsprechend der größten schattierten Fläche) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Bei der Berechnung eines Elektromagneten empfiehlt es sich, dessen Anfangsspiel so zu wählen, dass der Elektromagnet die maximale Nutzarbeit leistet, d.h. δn entspricht Wp.ym (Abb. 3).

6. Reaktionszeit eines Elektromagneten – die Zeit vom Anlegen des Signals an die Spule des Elektromagneten bis zum Übergang des Ankers in seine Endposition. Unter sonst gleichen Bedingungen ist dies eine Funktion der anfänglichen Gegenkraft Fn:

TSp = f (Fn) bei U = const

7. Die Heizcharakteristik ist die Abhängigkeit der Heiztemperatur der Elektromagnetspule von der Dauer des Einschaltzustands.

8. Q-Faktor eines Elektromagneten, definiert als das Verhältnis der Masse des Elektromagneten zum Wert der bedingten Nutzarbeit:

D = Masse des Elektromagneten / Wpu

9.Rentabilitätsindex, der das Verhältnis der von der Elektromagnetspule verbrauchten Leistung zum Wert der bedingten Nutzarbeit ist:

E = verbrauchte Leistung / Wpu

Alle diese Eigenschaften ermöglichen es, die Eignung eines bestimmten Elektromagneten für bestimmte Betriebsbedingungen festzustellen.

Elektromagnetische Parameter

Zusätzlich zu den oben aufgeführten Eigenschaften werden wir auch einige der Hauptparameter von Elektromagneten berücksichtigen. Dazu gehören die folgenden:

a) Vom Elektromagneten verbrauchte Leistung... Die von einem Elektromagneten verbrauchte Grenzleistung kann sowohl durch die zulässige Erwärmung seiner Spule als auch in einigen Fällen durch die Stromkreisbedingungen der Spule des Elektromagneten begrenzt werden.

Bei Leistungselektromagneten liegt die Begrenzung in der Regel in der Erwärmung während der Einschaltzeit. Daher sind die Höhe der zulässigen Erwärmung und deren korrekte Berücksichtigung ebenso wichtige Faktoren bei der Berechnung wie die gegebene Kraft und der Hub des Ankers.

Die Wahl eines rationalen Designs, sowohl in magnetischer und mechanischer Hinsicht als auch in Bezug auf die thermischen Eigenschaften, ermöglicht es unter bestimmten Bedingungen, ein Design mit minimalen Abmessungen und Gewicht und damit dem niedrigsten Preis zu erhalten. Auch die Verwendung fortschrittlicherer magnetischer Materialien und Wickeldrähte trägt zur Steigerung der Designeffizienz bei.

In einigen Fällen werden Elektromagnete (z Relais, Regler usw.) sind auf die Erreichung maximaler Anstrengungen ausgelegt, d. h. der minimale Energieverbrauch für einen bestimmten nützlichen Betrieb. Solche Elektromagnete zeichnen sich durch relativ geringe elektromagnetische Kräfte und Stöße sowie leichte bewegliche Teile aus.Die Erwärmung ihrer Wicklungen ist viel geringer als zulässig.

Theoretisch lässt sich die Leistungsaufnahme eines Elektromagneten durch entsprechende Vergrößerung seiner Spule beliebig reduzieren. Praktisch wird dies durch die zunehmende Länge der durchschnittlichen Windung der Spule und die Länge der Mittellinie der magnetischen Induktion begrenzt, was zur Folge hat, dass eine Vergrößerung des Elektromagneten ineffizient wird.

b) Sicherheitsfaktor… In den meisten Fällen n. v. Initiation kann als gleich n angesehen werden. c. Betätigung eines Elektromagneten.

Die Beziehung von n. c. entsprechend dem stationären Wert des Stroms, k n. bei Betätigung (kritisches N.S.) (siehe Abb. 2) wird als Sicherheitsfaktor bezeichnet:

ks = Azv / AzSr

Der Sicherheitsfaktor eines Elektromagneten wird je nach Zuverlässigkeitsbedingungen immer größer als eins gewählt.

v) Ein Triggerparameter ist der Mindestwert von n. c. Strom oder Spannung, mit der der Elektromagnet betätigt wird (Bewegen des Ankers von δn nach δDa se).

G) Release-Parameter – jeweils der Maximalwert von n. s, Strom oder Spannung, bei der der Anker des Elektromagneten in seine ursprüngliche Position zurückkehrt.

e) Prozentsatz der Rückkehr … Das Verhältnis von n.c, bei dem der Anker in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, zu n. c. Die Betätigung wird als Rücklaufkoeffizient des Elektromagneten bezeichnet: kv = Азv / АзСр

Bei neutralen Elektromagneten sind die Werte des Renditekoeffizienten immer kleiner als eins und können bei verschiedenen Ausführungen zwischen 0,1 und 0,9 liegen. Gleichzeitig ist es gleichermaßen schwierig, Werte nahe beider Grenzwerte zu erreichen.

Der Rückflusskoeffizient ist von größter Bedeutung, wenn die entgegengesetzte Kennlinie möglichst nahe an der Zugkennlinie des Elektromagneten liegt. Durch Verringern des Magnethubs erhöht sich auch die Rücklaufquote.