Общая характеристика выполнения форсировки электромагнитных преобразователей

Общая характеристика выполнения форсировки

электромагнитных преобразователей

     Принцип форсировки состоит в следующем. На обмотку электромагнитного преобразователя (ЭМП) (рис.1) при помощи устройства управления (УУ) подается напряжение от источника питания (И). Это напряжение превосходит значение, допустимое по условиям нагрева обмотки, и прикладывается к обмотке ЭМП кратковременно, только в период срабатывания. Затем при помощи УУ напряжения на обмотке ЭМП снижается до уровня, допустимого по условиям нагрева. Таким образом, в период пуска по обмотке ЭМП протекает большой пусковой ток, благодаря чему ЭМП развивает большое тяговое усилие. После срабатывания ток обмотки и её МДС уменьшаются, однако якорь остается в притянутом положении, так как при малых зазорах тяговое усилие ЭМП велико даже при малых токах.

     Отношения установившихся значений напряжения, тока и МДС в период пуска 

к соответствующим значениям в период удержания называют статическими коэффциентами форсировки по напряжению K_U, току K_I и МДС K_F .Для однообмоточных ЭМП

K_U=K_I=K_F=K,

 где К – статический коэффициент форсировки однообмоточного ЭМП.

     Совокупность ЭМП и УУ образует форсированный электромагнитный привод (ФЭП), а совместно с источником – систему форсированного управления СФУ. ЭМП совместнос приводимым им в действие механизмом M, т. е. электромагнитный механизм (ЭММ) совместно с устройством управления и источником, составляют форсированную электромеханическую систему. Схема простейшей ФЭМС приведена на рис.2.

Форсированное управление позволяет значительно снизить материалоемкость ЭМП. Эффективность форсировки иллюстрируется следующим соображением. Пусть ЭМП, работающий в форсированном режиме, развивает тяговое усилие Q при зазоре d, а его обмотка с размерами поперечного сечения axb содержит w витков, развивает МДС F и имеет в установившемся режиме превышение температуры q при напряжении U. Если устройство управления после срабатывания ЭМП обеспечивает снижение напряжения в K раз, то МДС обмотки уменьшается примерно в K раз. При притянутом якоре магнитная система, как правило, насыщена, поэтому тяговая сила изменяется незначительно. Здесь необходимо отметить также, что при притянутом якоре тяговая сила намного превосходит противодействующую.

     Так как при снижении напряжения в K раз превышение температуры уменьшается примерно в K² раз, обмотка оказывается нерационально использованной. Сохранить превышение температуры можно, уменьшив, например, высоту обмотки в K раз, сохранив сечение обмоточного провода, при этом в пусковом режиме сохранится МДС F. Таким образом, в форсированной ЭМП расход меди может быть уменьшен в K раз.

     Ввиду сохранения МДС F обмотки в пусковом режиме не изменится и тяговая сила Q, а, следовательно, скорость и энергия удара якоря о сердечник. Если учесть, что снижение напряжения в реальных ФЭМС происходит в период движения якоря, то следует рассчитывать на некоторое снижение скорости и энергии удара, а значит, и повышение механической износостойкости. Интересно, что, несмотря на сохранение или даже снижение скорости якоря в момент его соударения с сердечником, время срабатывания форсированного ЭМП не возрастает, а наоборот, убывает по сравнению со временем срабатывания исходного нефорсированного ЭМП.

     При уменьшении числа витков обмотки в K раз во столько же раз уменьшается и ее сопротивление, а индуктивность уменьшается в K² раз, поэтому электрическая постоянная времени T уменьшится в K раз. Время срабатывания t_ср ЭМП складывается из времени трогания t_тр, пропорционального T и времени движения t_дв, причем время трогания составляет 60-90% t_ср. Таким образом, при уменьшении T значительно уменьшится и t_ср. Например, при K=2 время срабатывания форсированного ЭМП будет составлять 55-75% времени срабатывания исходного нефорсированного ЭМП.

     В научно-технической литературе описывается множество СФУ, отличающихся друг от друга конструкцией ЭМП, схемой устройства управления и видом источника. Действие любой СФУ сводится к тому, что в момент включения через обмотку течет большой пусковой ток и обмотка ЭМП развивает значительную МДС, а после срабатывания через обмотку течет относительно малый ток удержания и МДС, а также мощность, потребляемая обмоткой, уменьшается.