Электромагниты переменного тока. Короткозамкнутый виток

При синусоидальном переменном токе поток (рис. 8-5, а) изменяется по закону

Ф = Ф _т sin ω t. (8-27)

Сила притяжения электромагнита в таком случае будет

. (8-28)

Обозначим

(8-29)

тогда

(8-30)

т.е. сила притяжения Р пульсирует по значению с двойной частотой сети, не меняя при этом своего знака (рис. 8-5, б). Сила притяжения может быть представлена в виде двух доставляющих: постоянной во времени Р '= Р_m /2 и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной Р "=cos 2ωt. Среднее за период значение силы Р будет P_m /2.

Рис. 8-5. Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

Если отрывное усилие электромагнита будет P _отр, то дважды за период в точке А рис. 8-5, в) якорь электромагнита будет отгадать, а в точке В – снова притягиваться, т.е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопровождается гудением.

Для устранения вибрации, электромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (рис. 8-6, а) из проводниковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса электромагнита (70 – 80%).

Принцип работы витка заключается в следующем. Общий поток электромагнита Ф разветвляется на поток Ф₁ который проходит по не охваченной витком части полюса, и на поток Ф₂, который проходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком. При этом в витке индуцируется ЭДС е _к.з и возникает ток i _к.з, сдвинутый по отношению к е _к.з на угол γ₀ и определяемый весьма незначительной индуктивностью витка. Для упрощения принимаем γ₀ = 0 Ток i _к.з возбуждает магнитный поток Ф_кз который охватывает короткозамкнутый виток и вместе с частью основного потока образует поток Ф₂, проходящий через часть полюса, охваченную витком, и сдвинутый во времени по отношению к потоку Ф₁ на угол φ (рис. 8-6, б и в).

Сила притяжения электромагнита Р складывается из двух пульсирующих, но сдвинутых во времени сил Р ₁ и Р ₂ (рис. 8-6, г). Благодаря сдвигу их во времени общая сила Р пульсирует много меньше и минимальное значение ее остается выше Р _отр чем и исключается вибрация якоря.

Рис. 8-6. Принцип работы короткозамкнутого витка в электромагнитах системах переменного тока

Каждая из сил Р и Р

(8-31)

(8-32)

Полная сила

(8-33)

Амплитудное значение Р _{12 т} (рис.8-6, д) переменной составляющей

(8-34)

тогда полная сила

(8-35)

Как видно из уравнения (8-35), пульсация зависит от угла сдвига Ф между потоками Ф₁ и Ф₂. Под пульсацией силы t понимают отношение амплитудных значений переменной и постоянной составляющих:

(8-36)

Пульсация будет отсутствовать при P _12m = 0. Это возможно при одновременном выполнении двух условий:

1) P_{1 m} /2 = P_{2 m} /2, т.е. Ф₁ = Ф₂;

2) 2φ = π, т.е. угол сдвига между потоками Ф₁ и Ф₂ должен быть 90°. В системах с короткозамкнутым витком достигнуть сдвига потоков на 90° практически невозможно. В осуществляемых системах φ = 50 ÷ 80°. Минимальное значение пульсации получается при соблюдении первого условия.

Дата добавления: 2014-10-15