Электромагниты переменного тока, страница 2

Тогда активное Rм и реактивное Хм магнитные сопротивления выразятся так:

    Эти сопротивления надо учитывать в схемах замещения при расчете магнитных цепей переменного тока. Составляющая магнитного сопротивления  определяется наличием короткозамкнутых витков и обмоток на магнитопроводе. Если влияние вихревых токов в магнитопроводе (и гистерезиса) выразить через потери в стали, то индуктивное магнитное сопротивление

где  Рст − мощность потерь в стали, Вт; S− сечение магнитопровода, м²; w = 2pf  − угловая частота тока (f — Гц); Вм — амплитудное значение индукции, Т.

Потери в стали на вихревые токи и перемагничивание определяются как произведение объема стали на удельные потери (Вт/см³):

где gст − плотность стали, г/см³; К_в и К_.г − соответственно коэффициенты потерь на вихревые токи и гистерезис (справочные данные, указываемые для распространенных сталей при конкретной толщине листа).

Для построения векторной диаграммы электромагнита переменного тока отложим по вертикали вектор напряжения U, при­ложенного к катушке (рис.2, б). Электромагнит обычно обла­дает существенным индуктивным электрическим сопротивлением, поэтому ток I в катушке отстает от U на угол jэ. Приложенное к катушке напряжение U компенсируется падениями напряжения на индуктивном (IХэ) и активном (IRэ) сопротивлениях катушки. Наличие короткозамкнутой обмотки wкз на магнитопроводе (и потерь в стали) приводит к отставанию на угол jм магнитного потока Ф от намагничивающей силы катушки Iw. Вектор падения магнитного потенциала на активном магнитном сопротивлении (IRм) совпадает по фазе с потоком Ф, а вектор падения на реактивном магнитном сопротивлении (IХм) перпендикулярен ему. Векторная сумма (IRs) и (IXм) определяет вектор намагничивающей силы катушки Iw, совпадающий по направлению с вектором тока I.

При синусоидальном потоке в воздушном зазоре Фd = Фmах sin wt  электромагнитная сила (Н)

График F_э= f (t) приведен на рис.3. Электромагнитная сила в электромагните переменного тока изменяется с двойной частотой от 0 до Fmax. Это недостаток, приводящий к вибрации якоря электромагнита. Отставание на угол j магнитного потока Фmах sin wt от тока Iм sin (wt + j) в катушке электромагнита, показанное на рис. 3, вызвано влиянием вихревых токов в магнитопроводе.

Обычно в электромагнитных механизмах на якорь постоянно действует обратная по направлению сила возвратной пружины Fn или вес подвижной системы. В интервалы времени, когда F_э < F_п (интервал АА на рис.3), якорь отходит от полюсов, а затем, когда F_э > F_П, он притягивается. Такое положение недопустимо, так как полюса расплющиваются из-за ударов при вибрации якоря, создающих большой  шум. Кроме того, из-за увеличения зазора и снижения индуктивного сопротивления катушки по ней протекает повышенный ток и ее перегревает.

Рис. 3. Изменение во времени тяговой силы электромагнита переменного тока