Parámetros y características de los electroimanes.

Características básicas de los electroimanes

Las más comunes son las características dinámicas que explican los cambios en n. C. electroimán en el proceso de su trabajo debido a la acción de EMF de autoinducción y movimiento, y también tiene en cuenta la fricción, la amortiguación y la inercia de las partes móviles.

Para algunas especies electroimanes (electroimanes de alta velocidad, vibradores electromagnéticos, etc.) el conocimiento de las características dinámicas es obligatorio, ya que solo ellas caracterizan el proceso de trabajo de tales electroimanes. Sin embargo, obtener características dinámicas requiere mucho trabajo computacional. Por lo tanto, en muchos casos, especialmente cuando no se requiere una determinación precisa del tiempo de viaje, se limitan a reportar características estáticas.

Las características estáticas se obtienen si no tenemos en cuenta el efecto sobre el circuito eléctrico de la FEM posterior que se produce durante el movimiento de la armadura del electroimán, es decir suponemos que la corriente en la bobina del electroimán no cambia y es igual, por ejemplo, a la corriente de funcionamiento.

Las características más importantes del electroimán desde el punto de vista de su evaluación preliminar son las siguientes:

1. Característica estática de tracción del electroimán... Representa la dependencia de la fuerza electromagnética de la posición de la armadura o el espacio de trabajo para diferentes valores constantes del voltaje suministrado a la bobina o la corriente en la bobina:

Fe = f (δ) en U = constante

o Fe = f (δ)in I= const.

Arroz. 1. Tipos típicos de cargas electromagnéticas: a — mecanismo de bloqueo, b — al levantar una carga, c — en forma de resorte, d — en forma de una serie de resortes de entrada, δn — juego inicial, δk es el final autorización.

2. Característica de las fuerzas opuestas (carga) del electroimán... Representa la dependencia de las fuerzas opuestas (en el caso general, reducidas al punto de aplicación de la fuerza electromagnética) en el espacio de trabajo δ (Fig. 1 ): Fn = f (δ)

La comparación de las características opuestas y de tracción permite sacar una conclusión (preliminarmente, sin tener en cuenta la dinámica) sobre la operatividad del electroimán.

Para que el electroimán funcione normalmente, es necesario que la característica de tracción en todo el rango de cambios en el curso de la armadura pase por encima del opuesto, y para una liberación clara, por el contrario, la característica de tracción debe pasar por debajo. el opuesto (Fig. 2).

Arroz. 2. Hacia la coordinación de las características de las fuerzas activas y contrarias

3. Característica de carga del electroimán... Esta característica relaciona el valor de la fuerza electromagnética y la magnitud del voltaje aplicado a la bobina o la corriente en ella con una posición fija de la armadura:

Fe = f (u) y Fe = f (i) en δ= const

4.Electroimán de trabajo condicionalmente útil... Se define como el producto de la fuerza electromagnética correspondiente al espacio de funcionamiento inicial por el valor de la carrera del inducido:

Wny = Fn (δn — δk) en Аz= const.

El valor del trabajo útil condicional para un electroimán dado es una función de la posición inicial de la armadura y la magnitud de la corriente en la bobina del electroimán. En la Fig. 3 muestra la característica de tracción estática Fe = f (δ) y la curva Wny = Fn (δ) del electroimán. El área sombreada es proporcional a Wny en este valor de δn.

Arroz. 3… Funcionamiento condicionalmente útil de un electroimán.

5. Eficiencia mecánica de un electroimán: el valor relativo del trabajo útil condicional Wny en comparación con el máximo posible (correspondiente al área sombreada más grande) Wp.y m:

ηfur = Wny / Wp.y m

Al calcular un electroimán, es aconsejable elegir su juego inicial de tal manera que el electroimán dé el máximo trabajo útil, es decir δn corresponde a Wp.ym (Fig. 3).

6. Tiempo de respuesta de un electroimán: el tiempo desde el momento en que se aplica la señal a la bobina del electroimán hasta la transición de la armadura a su posición final. En igualdad de condiciones, esto es una función de la fuerza opuesta inicial Fn:

TSp = f (Fn) en U = constante

7. La característica de calentamiento es la dependencia de la temperatura de calentamiento de la bobina del electroimán con la duración del estado de encendido.

8. Factor Q de un electroimán, definido como la relación entre la masa del electroimán y el valor del trabajo útil condicional:

D = masa del electroimán / Wpu

9.Índice de rentabilidad, que es la relación entre la potencia consumida por la bobina del electroimán y el valor del trabajo útil condicional:

E = potencia consumida / Wpu

Todas estas características permiten establecer la idoneidad de un determinado electroimán para determinadas condiciones de su funcionamiento.

Parámetros electromagnéticos

Además de las características enumeradas anteriormente, también consideraremos algunos de los principales parámetros de los electroimanes. Estos incluyen lo siguiente:

a) Potencia consumida por el electroimán... La potencia límite consumida por un electroimán puede estar limitada tanto por la cantidad de calentamiento permisible de su bobina como en algunos casos por las condiciones de potencia del circuito de la bobina del electroimán.

Para los electroimanes de potencia, por regla general, la limitación es su calentamiento durante el período de encendido. Por lo tanto, la cantidad de calentamiento permisible y su contabilidad correcta son factores tan importantes en el cálculo como la fuerza y ​​la carrera dadas de la armadura.

La elección de un diseño racional, tanto en términos magnéticos y mecánicos, como en términos de características térmicas, permite, bajo ciertas condiciones, obtener un diseño con dimensiones y peso mínimos y, en consecuencia, el precio más bajo. El uso de materiales magnéticos y alambres de bobinado más avanzados también contribuye a aumentar la eficiencia del diseño.

En algunos casos, los electroimanes (por relé, reguladores, etc.) están diseñados sobre la base de lograr el máximo esfuerzo, es decir, el consumo mínimo de energía para una determinada operación útil. Dichos electroimanes se caracterizan por fuerzas y choques electromagnéticos relativamente pequeños y piezas móviles ligeras.El calentamiento de sus devanados es mucho más bajo de lo permitido.

Teóricamente, la potencia consumida por un electroimán puede reducirse arbitrariamente aumentando correspondientemente el tamaño de su bobina. En la práctica, el límite de esto se crea por el aumento de la longitud de la vuelta promedio de la bobina y la longitud de la línea central de la inducción magnética, con el resultado de que aumentar el tamaño del electroimán se vuelve ineficiente.

b) Factor de seguridad… En la mayoría de los casos n. v. iniciación puede considerarse igual a n. c) actuación de un electroimán.

La relación de n. c.correspondiente al valor estacionario de la corriente, k n. con actuación (N.S. crítico) (ver Fig. 2) se denomina factor de seguridad:

ks = Azv / AzSr

El factor de seguridad de un electroimán, según condiciones de fiabilidad, siempre se elige más de uno.

v) Un parámetro de activación es el valor mínimo de n. c) corriente o tensión a la que se acciona el electroimán (moviendo el inducido de δn a δDa se).

G) Parámetro de liberación: el valor máximo de n, respectivamente. s, corriente o tensión a la que el inducido del electroimán vuelve a su posición original.

e) Porcentaje de retorno… La relación de n.c a la que el inducido vuelve a su posición original, a n. c. la actuación se denomina coeficiente de retorno del electroimán: kv = Азv / АзСр

Para electroimanes neutros, los valores del coeficiente de retorno son siempre menores que uno, y para diferentes diseños pueden ser de 0,1 a 0,9. Al mismo tiempo, alcanzar valores cercanos a ambos límites es igualmente difícil.

El coeficiente de retorno es de mayor importancia cuando la característica opuesta está lo más cerca posible de la característica de tracción del electroimán. La disminución de la carrera del solenoide también aumenta la tasa de retorno.