Параметри и карактеристике електромагнета
Основне карактеристике електромагнета
Најчешће су динамичке карактеристике које урачунавају промене у н. ц) електромагнет у процесу свог рада услед дејства ЕМФ самоиндукције и кретања, а такође узима у обзир трење, пригушивање и инерцију покретних делова.
За неке врсте електромагнети (брзи електромагнети, електромагнетни вибратори итд.) познавање динамичких карактеристика је обавезно, јер само оне карактеришу радни процес таквих електромагнета. Међутим, добијање динамичких карактеристика захтева много рачунарског рада. Стога, у многим случајевима, посебно када није потребно тачно одређивање времена путовања, они су ограничени на извештавање о статичким карактеристикама.
Статичке карактеристике се добијају ако се не узме у обзир утицај на електрично коло задње ЕМФ који настаје током кретања арматуре електромагнета, тј. претпостављамо да је струја у калему електромагнета непромењена и једнака, на пример, радној струји.
Најважније карактеристике електромагнета са становишта његове прелиминарне процене су следеће:
1. Вучна статичка карактеристика електромагнета... Представља зависност електромагнетне силе од положаја арматуре или радног зазора за различите константне вредности напона који се доводи на калем или струје у калему:
Фе = ф (δ) при У = конст
или Фе = ф (δ) у И= конст.
Пиринач. 1. Типичне врсте електромагнетних оптерећења: а — механизам за закључавање, б — при подизању терета, ц — у облику опруге, д — у облику низа улазних опруга, δн — почетни зазор, δк је коначни клиренс.
2. Карактеристика супротстављених сила (оптерећења) електромагнета... Представља зависност супротстављених сила (у општем случају сведених на тачку примене електромагнетне силе) од радног зазора δ (сл.1. ): Фн = ф (δ)
Поређење супротних и вучних карактеристика омогућава да се изведе закључак (претходно, без узимања у обзир динамике) о оперативности електромагнета.
Да би електромагнет нормално радио, потребно је да вучна карактеристика у читавом опсегу промена у току арматуре прође изнад супротног, а за јасно ослобађање, напротив, вучна карактеристика мора проћи испод супротном (сл. 2).
Пиринач. 2. Ка координацији карактеристика активних и супротстављених снага
3. Карактеристика оптерећења електромагнета... Ова карактеристика повезује вредност електромагнетне силе и величину напона примењеног на калем или струје у њему са фиксним положајем арматуре:
Фе = ф (у) и Фе = ф (и) у δ= конст
4.Условно користан радни електромагнет... Дефинише се као производ електромагнетне силе која одговара почетном радном размаку са вредношћу хода арматуре:
Вни = Фн (δн — δк) у Аз= конст.
Вредност условног корисног рада за дати електромагнет је функција почетног положаја арматуре и величине струје у калему електромагнета. На сл. На слици 3 приказана је карактеристика статичке вучне силе Фе = ф (δ) и крива Вни = Фн (δ) електромагнета. Осенчена површина је пропорционална Вни при овој вредности δн.
Пиринач. 3… Условно користан рад електромагнета.
5. Механичка ефикасност електромагнета — релативна вредност условног корисног рада Вни у поређењу са максимално могућим (који одговара највећој засенченој површини) Вп.и м:
ηфур = Вни / Вп.и м
Приликом израчунавања електромагнета, препоручљиво је одабрати његов почетни зазор на такав начин да електромагнет даје максималан користан рад, тј. δн одговара Вп.им (слика 3).
6. Време одзива електромагнета — време од тренутка када се сигнал примени на калем електромагнета до преласка арматуре у крајњи положај. Под свим осталим једнаким условима, ово је функција почетне супротне силе Фн:
ТСп = ф (Фн) при У = конст
7. Карактеристика грејања је зависност температуре загревања намотаја електромагнета од трајања укљученог стања.
8. К-фактор електромагнета, дефинисан као однос масе електромагнета и вредности условног корисног рада:
Д = маса електромагнета / Впу
9.Индекс профитабилности, који је однос снаге коју троши електромагнетни калем и вредности условног корисног рада:
Е = потрошена снага / Впу
Све ове карактеристике омогућавају да се утврди подобност датог електромагнета за одређене услове његовог рада.
Електромагнетни параметри
Поред горе наведених карактеристика, размотрићемо и неке од главних параметара електромагнета. То укључује следеће:
а) Снага коју троши електромагнет... Гранична снага коју троши електромагнет може бити ограничена како количином дозвољеног загревања његовог калема, тако и у неким случајевима условима снаге кола завојнице електромагнета.
За енергетске електромагнете, по правилу, ограничење је његово загревање током периода укључивања. Дакле, количина дозвољеног загревања и његово правилно обрачунавање су подједнако важни фактори у прорачуну као и дата сила и ход арматуре.
Избор рационалног дизајна, како у магнетном и механичком погледу, тако иу погледу термичких карактеристика, омогућава да се под одређеним условима добије дизајн са минималним димензијама и тежином и, сходно томе, најнижом ценом. Употреба напреднијих магнетних материјала и жица за намотавање такође доприноси повећању ефикасности дизајна.
У неким случајевима, електромагнети (за штафета, регулатори и сл.) пројектовани су на основу постизања максималног напора, тј. минимална потрошња енергије за дату корисну операцију. Такве електромагнете карактеришу релативно мале електромагнетне силе и удари и лаки покретни делови.Загревање њихових намотаја је много ниже од дозвољеног.
Теоретски, снага коју троши електромагнет може се произвољно смањити одговарајућим повећањем величине његовог намотаја. Практично, граница томе се ствара повећањем дужине просечног завоја калема и дужине средишње линије магнетне индукције, што резултира неефикасним повећањем величине електромагнета.
б) Фактор сигурности… У већини случајева н. в. иницијација се може сматрати једнаким н. ц) активирање електромагнета.
Однос н. ц) који одговара стационарној вредности струје, к н. са активирањем (критични Н.С.) (види слику 2) назива се фактор сигурности:
кс = Азв / АзСр
Фактор сигурности електромагнета, према условима поузданости, увек се бира више од једног.
в) Параметар окидача је минимална вредност н. ц) струја или напон при коме се активира електромагнет (померање арматуре од δн до δДа се).
Г) Параметар ослобађања — максимална вредност н, респективно. с, струја или напон при коме се арматура електромагнета враћа у првобитни положај.
е) Проценат поврата... Однос н.ц при коме се арматура враћа у првобитни положај, према н. ц) активирање се назива повратни коефицијент електромагнета: кв = Азв / АзСр
За неутралне електромагнете, вредности коефицијента поврата су увек мање од један, а за различите дизајне могу бити од 0,1 до 0,9. Истовремено, постизање вредности близу обе границе је подједнако тешко.
Коефицијент повратка је од највеће важности када је супротна карактеристика што је могуће ближа вучној карактеристици електромагнета. Смањење хода соленоида такође повећава стопу поврата.