Parâmetros e características dos eletroímãs

Características básicas dos eletroímãs

As mais comuns são características dinâmicas que respondem por mudanças em n. c. eletroímã no processo de seu trabalho devido à ação de EMF de auto-indução e movimento, e também leva em consideração o atrito, amortecimento e inércia das partes móveis.

Para algumas espécies eletroímãs (eletroímãs de alta velocidade, vibradores eletromagnéticos, etc.) é obrigatório o conhecimento das características dinâmicas, pois somente elas caracterizam o processo de trabalho de tais eletroímãs. No entanto, a obtenção de recursos dinâmicos requer muito trabalho computacional. Portanto, em muitos casos, especialmente quando a determinação precisa do tempo de viagem não é necessária, eles se limitam a relatar características estáticas.

As características estáticas são obtidas se não levarmos em consideração o efeito no circuito elétrico do EMF traseiro que ocorre durante o movimento da armadura do eletroímã, ou seja, assumimos que a corrente na bobina do eletroímã é inalterada e igual, por exemplo, à corrente de operação.

As características mais importantes do eletroímã do ponto de vista de sua avaliação preliminar são as seguintes:

1. Tração característica estática do eletroímã... Representa a dependência da força eletromagnética da posição da armadura ou da folga de trabalho para diferentes valores constantes da tensão fornecida à bobina ou da corrente na bobina:

Fe = f (δ) em U = const

ou Fe = f(δ)em I= const.

Arroz. 1. Tipos típicos de cargas eletromagnéticas: a — mecanismo de travamento, b — ao levantar uma carga, c — na forma de uma mola, d — na forma de uma série de molas de entrada, δn — folga inicial, δk é a final liberação.

2. Característica das forças opostas (carga) do eletroímã... Representa a dependência das forças opostas (no caso geral, reduzidas ao ponto de aplicação da força eletromagnética) da folga de trabalho δ (Fig. 1 ): Fn = f (δ)

A comparação das características opostas e de tração permite tirar uma conclusão (preliminarmente, sem levar em conta a dinâmica) sobre a operacionalidade do eletroímã.

Para que o eletroímã funcione normalmente, é necessário que a característica de tração em toda a faixa de mudanças no curso da armadura passe acima da oposta, e para uma liberação clara, ao contrário, a característica de tração deve passar abaixo o oposto (Fig. 2).

Arroz. 2. Para a coordenação das características das forças ativas e opostas

3. Carga característica do eletroímã... Esta característica relaciona o valor da força eletromagnética e a magnitude da tensão aplicada à bobina ou a corrente nela com uma posição fixa da armadura:

Fe = f (u) e Fe = f (i) em δ= const

4.Eletroímã de trabalho condicionalmente útil... É definido como o produto da força eletromagnética correspondente à folga operacional inicial pelo valor do curso da armadura:

Wny = Fn (δn — δk) em Аz= const.

O valor do trabalho útil condicional para um determinado eletroímã é função da posição inicial da armadura e da magnitude da corrente na bobina do eletroímã. Na fig. 3 mostra a característica de tração estática Fe = f (δ) e curva Wny = Fn (δ) eletroímã. A área sombreada é proporcional a Wny neste valor de δn.

Arroz. 3… Operação condicionalmente útil de um eletroímã.

5. Eficiência mecânica de um eletroímã - o valor relativo do trabalho útil condicional Wny em comparação com o máximo possível (correspondente à maior área sombreada) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Ao calcular um eletroímã, é aconselhável escolher sua folga inicial de forma que o eletroímã forneça o máximo trabalho útil, ou seja, δn corresponde a Wp.ym (Fig. 3).

6. Tempo de resposta de um eletroímã — o tempo desde o momento em que o sinal é aplicado na bobina do eletroímã até a transição da armadura em sua posição final. Todas as outras coisas sendo iguais, isso é uma função da força oposta inicial Fn:

TSp = f (Fn) em U = const

7. A característica de aquecimento é a dependência da temperatura de aquecimento da bobina do eletroímã na duração do estado ligado.

8. Fator Q de um eletroímã, definido como a razão entre a massa do eletroímã e o valor do trabalho útil condicional:

D = massa do eletroímã / Wpu

9.Índice de rentabilidade, que é a relação entre a potência consumida pela bobina do eletroímã e o valor do trabalho útil condicional:

E = potência consumida / Wpu

Todas essas características permitem estabelecer a adequação de um determinado eletroímã para certas condições de operação.

Parâmetros eletromagnéticos

Além das características listadas acima, também consideraremos alguns dos principais parâmetros dos eletroímãs. Estes incluem o seguinte:

a) Potência consumida pelo eletroímã... A limitação de potência consumida por um eletroímã pode ser limitada tanto pela quantidade de aquecimento admissível de sua bobina quanto, em alguns casos, pelas condições de potência do circuito da bobina do eletroímã.

Para eletroímãs de potência, via de regra, a limitação é seu aquecimento durante o período de ligação. Portanto, a quantidade de aquecimento admissível e sua correta contabilização são fatores tão importantes no cálculo quanto a força e o curso da armadura.

A escolha de um design racional, tanto em termos magnéticos e mecânicos, como em termos de características térmicas, permite, em certas condições, obter um design com dimensões e peso mínimos e, consequentemente, o preço mais baixo. O uso de materiais magnéticos mais avançados e fios de enrolamento também contribui para aumentar a eficiência do projeto.

Em alguns casos, eletroímãs (por retransmissão, reguladores, etc.) são projetados com base na obtenção do esforço máximo, ou seja, o consumo mínimo de energia para uma determinada operação útil. Esses eletroímãs são caracterizados por forças e choques eletromagnéticos relativamente pequenos e peças móveis leves.O aquecimento de seus enrolamentos é muito menor do que o permitido.

Teoricamente, a energia consumida por um eletroímã pode ser arbitrariamente reduzida pelo aumento correspondente do tamanho de sua bobina. Praticamente, o limite para isso é criado pelo aumento do comprimento da volta média da bobina e o comprimento da linha central da indução magnética, com o resultado de que aumentar o tamanho do eletroímã se torna ineficiente.

b) Fator de segurança… Na maioria dos casos n. v. iniciação pode ser considerada igual a n. c. atuação de um eletroímã.

A relação de n. c. correspondente ao valor estacionário da corrente, k n. com atuação (crítico N.S.) (ver Fig. 2) é chamado de fator de segurança:

ks = Azv / AzSr

O fator de segurança de um eletroímã, de acordo com as condições de confiabilidade, é sempre escolhido mais de um.

v) Um parâmetro de disparo é o valor mínimo de n. c. corrente ou tensão na qual o eletroímã é acionado (movendo a armadura de δn para δDa se).

G) Parâmetro de liberação — o valor máximo de n, respectivamente. s, corrente ou tensão na qual a armadura do eletroímã retorna à sua posição original.

e) Porcentagem de retorno… A proporção de n.c na qual a armadura retorna à sua posição original, para n. c. a atuação é chamada de coeficiente de retorno do eletroímã: kv = Азv / АзСр

Para eletroímãs neutros, os valores do coeficiente de retorno são sempre menores que um e, para projetos diferentes, podem ser de 0,1 a 0,9. Ao mesmo tempo, atingir valores próximos a ambos os limites é igualmente difícil.

O coeficiente de retorno é de maior importância quando a característica oposta é o mais próximo possível da característica de tração do eletroímã. Diminuir o curso do solenóide também aumenta a taxa de retorno.