2. Работа электромагнитных механизмов на переменном токе: однофазная, двухфазная и трехфазная системы.

2 варианта исполнения:

1. Обмотка обтекается током, величина которого не зависит от параметров обмотки.

2. Когда аппарат (обмотка) вкл. в сеть заданного напряжения и заданной частоты. Тут появляется ОС.

В основном используется 2-й способ. При описании процессов мы должны исходить из уравнения балансов напряжений:

(1.3) - это полная производная по времени рассматривается.

Зависимость линейна.

а) (1.4) – это допущение, где ) – намагничивающая сила.

Эта формула устанавливает связь между н.с. и магнитным потоком. - соответствует расчётному значению магн. проводимости, эквивалентное по полному потокосцеплению катушки.

б) все параметры гармонически изменяются с течением времени.

(1.5)

И ищем состояния, которые описываются так.

В силу допущения а) система явл. линейной. Мы можем рассматривать её применяя принцип суперпозиции. Применение этого принципа основывается на любом изменении состояния ряда Фурье. Тождество Парсеваля.

(1.5) переведём в (1.3)

{ ,

}(1.7)

!!!

(1.8)

При определении тягового усилия мы должны исходить из ур-ний максвелла.

Постоянный член в этом выражении представляет собой среднюю за период силу, дающую расчётное значение полезной силы. Со 2-м членом связано изменение во времени воздействия, приводящее к вибрации якоря, которая проявляется в виде дребезга якоря.

2-х фазная система:

Выводы: 1) в системе формируется 2 магн. потока.

2) результир. усилие зависит от сдвига фаз между питающими напряжениями системы.

3)при сдвиге фаз между магн. потоками на 90 градусов и равно силе, которая получилась бы, если по каждой половине системы проходил постоянный магнитный поток, равный амплитуд. значению данного переменного потока.

4) при сдвиге фаз на 90 градусов сталь в системе использовалась бы на половину по сравнению с использ. её на постоянном токе.

5) средние сердечники могут быть соеденены в один., следовательно суммарная площадь сечения может быть меньше, чем с краёв.

6) точка приложения силы, при произвольном расположении фаз, должна смещаться к сердечнику с течением времени.

3-х фазная система:

Выводы: 1) в отношении формирования потоков аналогична 2-х фазной системе, только формируется 3 потока.

2) остаётся не изменённым во времени и оказывается в 1.5 раза больше, чем максимальное значение силы от каждого отдельного потока.

объём железа в 1.5 раза больше ( 3 стержня в место 2-х). Поэтому использование стали в этом случае в 2 раза ниже, чем в аналогичной системе на пост. токе.

4) точка приложения силы перемещается по якорю с двойной частотой питания.

Практические методы устранения дребезга

Наиболее распространенный способ:

1. Экранирование сердечника механизма.

П рименяется в электрических машинах малой мощности, а также в однофазных АД. Рассмотрим электромагнитный механизм переменного тока с прямоугольным сечением сердечника.

Экранированная часть

листы стали

КЗ виток (медь)

Под действием Ф_Э в КЗ витке будет индуцироваться ЭДС. При синусоидальном изменении потока ЭДС отстает от потока на π/2. Под действием ЭДС в КЗ витке будет протекать ток I_К, который отстает от ЭДС на угол φ_К. В фазе с этим током будет изменяться МДС КЗ витка F_K и, соответственно, поток в магнитной цепи, обусловленный этим током. Суммарный поток в экранированной части сердечника – это поток неэкранированной части сердечника + поток КЗ витка:

.

Построив , можно судить о суммарных потоках в неэкранированной и экранированной частях сердечника. опережает на угол α, и суммарный поток экранированной части по модулю будет меньше, за счет КЗ витка. Угол α определяется соотношением между активным и индуктивным сопротивлением КЗ витка.

.

Р_Т = Р_ТНЭ + Р_ТЭ;

Р_ТЭ - тяговое усилие, обусловленное потоком Ф_Э;

Р_ТНЭ - тяговое усилие, обусловленное потоком Ф_НЭ;

В случае экранирования части сердечника суммарное тяговое усилие не в одной точке не будет достигать нулевого значения (колеблется от Р_ТНАЧ до Р_ТМАКС). Появляется постоянная составляющая тягового усилия Р_ТНАЧ.

Условие отсутствия дребезга: Р_ТНАЧ > Р_ТОТП.

Современные общепромышленные коммутационные аппараты (контакторы) выпускаются с унифицированными сердечниками, набранными из листовой стали, а тип аппарата (постоянного или переменного тока) определяется только катушкой. Для переменного тока катушка содержит КЗ виток для экранирования части сердечника.