Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

тарная кривая на рис. 14.3, а). Реальное усилие достигает лишь зна­ чения РэшахРазличие объясняется тем, что с уменьшением зазора ус­ ловие /а « I становится неверным. В реле всегда ограничивают ми­ нимальный зазор 6mJn, укрепляя на якоре немагнитный штифт от­ липания (см. рис. 14.1). В противном случае якорь может «залипнуть», т. е. остаться притянутым после выключения тока в обмотке за счет остаточного магнетизма стали.

Рис, 14.3. Согласование тяговой и механической характеристик реле:

Механические характеристики реле имеют, как правило, вид лома­ ных линий (рис. 14.3, б) и получаются в результате суммирования характеристик возвратной пружины ВП и контактных пружин кон­ тактов KP и КЗ.

Т оком (н. с. ( с р а б а т ы в а н и я /сраб (Fcраб) называют ток в обмотке, под действием которого при зазоре б0 электромагнитное усилие начинает превышать механическое и якорь реле притягивается к сердечнику.

J о к о м (н. с.) о т п у с к а н и я А,™ (Л>тп) называют ток, действие которого при зазоре бга1п не в состоянии создать электромаг­

нитное усилие, удерживающее якорь в притянутом состоянии, вслед­ ствие чего якорь возвращается в нормальное положение.

830

Обычно &возвр = 0,4—0,8.

Тяговые и механические характеристики реле должны быть пра­

теристики 1 и 2, не должны пересекаться с механической характеристи­ кой в области зазоров Smln •< б < б0 (рис. 14.3, в). В противном слу­ чае якорь может «застрять» в промежуточных точках характеристик (точки 3 и 4 на рис. 14.3, г).

§ 14.2. МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ

Тяговую характеристику электромагнитного механизма находят путем расчета его магнитной системы.

При расчете магнитных систем электромагнитов можно использо­ вать как методы теории поля, так и методы теории цепей. В последнем случае расчет ведется по законам Ома и Кирхгофа для магнитных це­ пей. Отличие расчета магнитных цепей от расчета электрических цепей заключается в том, что в силу высоких изолирующих свойств воздуха токами утечки между отдельными участками цепи постоянного тока можно пренебречь, в то время как магнитные потоки рассеяния в воз­ духе относительно велики и их приходится учитывать.

В схеме замещения рис. 14.4, а магнитной цепи реле, приведенного на рис. 14.1, рассеяние учтено с помощью магнитного сопротивления Rpac, которое включено внутри основного контура, состоящего из н. с. обмотки F и магнитных сопротивлений сердечника Rc, ярма Кяр, якоря RHK и воздушного зазора Rö. Кроме того, сопротивления сталь­ ных участков магнитопровода нелинейны.

Основные сложности расчета магнитной системы реле, как любого электромагнитного механизма, связаны с учетом потоков рассеяния и насыщения стали магнитопривода, а также с определением магнит­ ных проводимостей воздушных зазоров и проводимостей рассеяния.

Учет потоков рассеяния часто осуществляют с помощью коэффи­ циента рассеяния а, показывающего, во сколько раз магнитный поток у основания реле больше потока в рабочем воздушном зазоре б:

а = Ф/Фб.

Учет насыщения стали при определении затрат п.с. на отдельных участках магнитопровода производят с помощью кривой намагничи­

вания.

Все существующие способы определения магнитных проводимостей воздушного зазора, а также проводимостей рассеяния можно разделить на четыре основных:

1) для случаев, когда закон распределения линий индукции и эк випотенциальных линий магнитного поля можно выразить аналити­ чески;

331

2)по реальным картинам поля, полученным графически;

3)по приближенным формулам, полученным методом разделения

реальной картины поля на простые (типовые) формы; 4) по эмпирическим формулам, полученным на основании матема­

тической обработки экспериментальных данных.

Рис. 14.4. К расчету магнитной цепи:

а. в — с х е м ы з а м е щ е н и я ; б — к р и в ы е н а м а г н и ч и в а н и я р е л е ; г — т я г о ­ в ы е х а р а к т е р и с т и к и ; д — о п р е д е л е н и е н. с . п о у с и л и ю ; е — о п р е д е ­ л е н и е у с и л и й п о и. с.

Рассмотрим существо этих способов.

1. Аналитический способ расчета применим к простейшим фор­ мам зазоров, причем только в тех случаях, когда можно пренебречь искажением поля на краях. Именно для этих условий записана фор­ мула (14.11). Так, для зазора между параллельными плоскостями (рис. 14.5, а), когда а и Ь значительно больше Ö, проводимость воздуш­ ного зазора

^a b

=И-о то-

832

Проводимость воздушного зазора между плоскостями, располо­ женными под углом друг к другу ( рис. 14.5, б), можно получить путем интегрирования проводимости элементарного слоя, заключенного между смежными линиями магнитной индукции в пределах от RL

до R 2:

а — п а р а л л е л ь н ы е п л о с к о с т и ; б — н е п а р а л л е л ь н ы е п л о с к о с т и ; в — г р а ф и ч е с к о е п о ­ с т р о е н и е к а р т и н ы п о л я ; а — р а з б и е н и е п о л я н а т и п о в ы е ф о р м ы

При любом расположении цилиндров с параллельными осями и до­ статочной их протяженности поле является плоскопараллельным. В этом случае удобнее пользоваться удельной проводимостью'g, т. е. проводимостью на единицу длины в осевом направлении. Полная про­ водимость

где / — длина цилиндров в осевом направлении.

Формулы для вычисления удельной проводимости цилиндров с па­ раллельными осями приведены в табл. 14.1 [3.5]. Случаи 1 и 2 приме­ няют при определении проводимости рассеяния в электромагнитах постоянного тока клапанного типа; случай 3—при расчете поля рас­ сеяния электромагнита постоянного тока с втяжным якорем (броне­ вого типа),

333

Таблица 14.1

Формулы для вычисления удельных проводимостей воздушных зазоров

Параллельные цилиндры одинакового диа­ метра]

я

Цилиндр, параллельный двум симметрично расположенным плоскостям]

£Л= 1,25 -f- 1,4

Параллельные цилиндры один внутри дру­ гого (коаксиальные):

Формулы (2а) и (26) являются приближенными: коэффициенты в них полу­ чены на основании графических картин поля.

2. В-графическом способе пространство между полюсами электро­ магнита, очертания которых принимают за исходные поверхности рав­ ного магнитного потенциала, разбивают на элементарные трубки с одинаковыми магнитными потоками АФ. Так как разность магнитных потенциалов между любыми точками полюсов тоже одинакова, эле­ ментарные трубки будут обладать одинаковыми магнитными проводи­ мостями g = АФ/ и м. Поэтому полная проводимость между полюсами определится числом трубок, умноженным на проводимость любой из них. Для выполнения условия АФ = const при делении пространства

на трубки используют свойство перпендикулярности эквипотенциаль­ ной поверхности к линиям магнитной индукции.

334