Магнитные цепи электрических аппаратов

Магнитной цепью электрического аппарата называется совокупность его элементов, через которые замыкается магнитный поток.

Магнитный поток в аппаратах создается главным образом, обтекаемыми токами, значительно реже применяются постоянные магниты.

Магнитная система состоит из двух основных частей:

- сердечника электрического магнита – неподвижную часть магнитопровода, на которой установлена обмотка;

- якорь электромагнита – подвижная часть магнитопровода.

При подключении катушки электрического магнита к источнику питания часть электрической энергии, получаемой катушкой, превращается в тепловую, а остальная – расходуется на создание магнитного поля.

Магнитный поток, проходящий через якорь, создает электромагнитное усилие, вызывающее притяжение якоря к сердечнику. Таким образом, часть магнитной энергии, сообщаемой катушке электрического магнита, превращается при движении якоря в механическую.

Магнитные системы по роду тока делятся на системы:

- постоянного и переменного тока.

По способу действия: притягивающие; удерживающие.

Притягивающие служат для сообщения определенного движения подвижным частям аппарата.

Удерживающие служат для магнитного закрепления обрабатываемых деталей (электромагнитные плиты в плоскошлифовольном станке).

По характеру движения якоря магнитной системы делятся:

- с поступательным движением якоря;

- с поворотным якорем, имеющее вращательное движение.

По способу включения: с последовательной катушкой; с параллельной катушкой.

В первом случае катушка должна быть рассчитана на полный ток и сравнительно небольшое напряжение.

Во втором – на полное напряжение питания при сравнительно небольшом токе.

Магнитные системы аппаратов могут работать в различных режимах, определяющих условия их нагрева: длительный, ПКР, кратковременный.

Конструкции электромагнитных систем:

- клапанный тип – применяется как для постоянного, так и переменного тока. При отключении катушки от источника тока якорь отпадает от сердечника под действием отключающей пружины.

- с поворотным якорем – стремящемся установить в горизонтальном положении, преодолевая сопротивление отключающей спиральной пружины;

- со втягивающим якорем электромагнита броневого типа. Якорь втягивается в путь катушки при ее включенном состоянии.

- электромагниты с П-образного и Ш-образного типа. В электрических аппаратах переменного тока их магнитопровод выполняется шихтованием.

Особенности магнитных систем постоянного и переменного тока

Ток в катушках электромагнитов постоянного тока не зависит от положения якоря, т.е. от величины воздушного зазора, а зависит лишь от напряжения питающей сети и сопротивления цепи.

U = const, R = const, I = const.

Следовательно, при постоянном числе витков в катушке постоянного электромагнита н.с. Iw = const.

Изменение воздушного зазора между якорем и сердечником сопровождается в этом случае изменением магнитного потока, индукции и усилия, вызывающего притяжение якоря к сердечнику. Следовательно, Ф  const.

При переменном токе якоря электромагнита существенно влияет на величину тока. Питающий ток электромагнита зависит от величины не только активного, но и индуктивного сопротивления. При большом зазоре индуктивное сопротивление мало и ток значительно превосходит по величине ток при втянутом якоре. Таким образом, ток в катушке зависит от магнитного сопротивления магнитопровода, которое изменяется при изменении величины воздушного зазора, а поскольку I  const, н.с. Iw  const, магнитный поток

.

Рис. Формы магнитных систем электромагнитных аппаратов

Рис. Тяговые характеристики электромагнитных аппаратов:

1 – короткоходовой магнит переменного тока; 2 – длинноходовой магнит переменного тока; 3 – то же постоянного тока

Рис. Кривые намагничивания и работа электромагнита

Рис. Кривая зависимости магнитной индукции от удельного электромагнитного усилия