Сила притяжения электромагнита

Знак минус указывает на то, что механическая работа совершается благодаря расходу магнитной энергии..

Согласно выражению (4.12) графически магнитная энергия выражается площадью, ограниченной кривой изменения потока и осью ординат (рис. 4.4 б и в). Зависимость Ф(Iw) является основной кривой намагничивания, так как величины Ф и Iw пропорциональны величинам В и Н. На рис. 4.4, б показаны две зависимости Ф(Iw) - при отпущенном якоре δ и притянутом якоре δ ₀. При притяжении якоря магнитный поток возрастает по кривой ОАВ. Участок ОА соответствует изменению потока до начала движения якоря. При этом воздушный зазор не изменяется и равен δ. Во время движения якоря реле магнитный поток изменяется по кривой АВ. В этом случае МДС возрастает до значения Iw _пр, а воздушный зазор становится равным δ ₀ (высота антимагнитного штифта). Таким образом,

Магнитная энергия, запасенная электромагнитом после окончания движения якоря, W_{m зап} = пл.ОВВ'. Поэтому

W_{m мех} = W_m - W_{m зап} = пл.ОАА' + пл.АВВ'А — пл.ОВВ' = пл.ОАВ.

Рассчитаем заштрихованную площадь (см. рис. 4.4, в). Для уп­рощения допустим, что зависимости Ф (Iw) прямые линии, так как реле работают в слабонасыщенных полях (на прямолинейном уча­стке кривой намагничивания). Допустим также, что Iw _тр= Iw _пр. Тогда рассчитаем площадь треугольника ОАВ:

W_{m мех} = пл.ОАВ = пл.ОАА' + пл.АВВ'А - пл.ОВВ' =

= 0,5 IwФ ₁ + Iw (Ф₂ - Ф₁) - 0,5 Iw Ф₂ = 0,5 Iw (Ф₂ – Ф₁) = 0,5 Iwd Ф_в.

Магнитодвижущая сила электромагнита реле затрачивается на прохождение магнитного потока по стали и воздуху: Iw = Iw _ст + Iw _в. Так как G_в<<G_ст, то Iw _в>> Iw _ст, и поэтому будем считать, что Iw =Iw_K. пренебрежем потоками утечки и будем счи­тать, что Ф = Ф_в. Тогда, W_{m мех}= 0,5 Iw _в d Ф_в. На основании закона Ома для магнитной цепи d Ф_в = Iw _в dG _в.

Тогда

W_{m мех} =0,5 IW _в² dG _в. (4.14)

Подставим выражение (4.14) в (4.13):

. (4.15)

С учетом выражения (4.3) получим

. (4.16)

Из выражения (4.16) следует, что при Iw = const сила притяже­ния электромагнита обратно пропорциональна квадрату значения воздушного зазора. Поэтому график тяговой характеристики имеет вид гиперболы (рис. 4.5). Условие срабатывания реле (4.1) графиче­ски выражается в том, что кривая тяговой характеристики лежит выше ломаной механической характеристики для всех δ. В этом случае тяговая и механическая характеристики согласованы. Точка касания выступа механической характеристики и кривой f _э(δ) на­зывается критической точкой (точка а), а соответствующая МДС Iw ₁ — критической МДС или МДС срабатывания.

Дата добавления: 2015-09-02