Paramètres et caractéristiques des électroaimants

Caractéristiques de base des électroaimants

Les plus courantes sont les caractéristiques dynamiques qui expliquent les changements de n. C. électroaimant dans le processus de son travail en raison de l'action des champs électromagnétiques d'auto-induction et de mouvement, et prend également en compte le frottement, l'amortissement et l'inertie des pièces mobiles.

Pour certaines espèces électroaimants (électroaimants à grande vitesse, vibrateurs électromagnétiques, etc.) la connaissance des caractéristiques dynamiques est obligatoire, car elles seules caractérisent le processus de fonctionnement de ces électroaimants. Cependant, l'obtention de caractéristiques dynamiques nécessite beaucoup de travail de calcul. Par conséquent, dans de nombreux cas, en particulier lorsqu'une détermination précise du temps de parcours n'est pas requise, ils se limitent à signaler des caractéristiques statiques.

Les caractéristiques statiques sont obtenues si l'on ne tient pas compte de l'effet sur le circuit électrique de la force contre-électromotrice se produisant lors du mouvement de l'armature de l'électroaimant, c'est-à-dire on suppose que le courant dans la bobine de l'électroaimant est inchangé et égal, par exemple, au courant de fonctionnement.

Les caractéristiques les plus importantes de l'électroaimant du point de vue de son évaluation préliminaire sont les suivantes :

1. Caractéristique statique de traction de l'électroaimant... Elle représente la dépendance de la force électromagnétique à la position de l'armature ou de l'écart de travail pour différentes valeurs constantes de la tension fournie à la bobine ou du courant dans la bobine:

Fe = f (δ) à U = const

ou Fe = f (δ)dans I= const.

Riz. 1. Types typiques de charges électromagnétiques : a - mécanisme de verrouillage, b - lors du levage d'une charge, c - sous la forme d'un ressort, d - sous la forme d'une série de ressorts d'entrée, δn - jeu initial, δk est le jeu final autorisation.

2. Caractéristique des forces opposées (charge) de l'électroaimant... Elle représente la dépendance des forces opposées (dans le cas général, réduites au point d'application de la force électromagnétique) sur l'entrefer δ (Fig. 1 ): Fn = f (δ)

La comparaison des caractéristiques opposées et de traction permet de tirer une conclusion (au préalable, sans tenir compte de la dynamique) sur l'opérabilité de l'électroaimant.

Pour que l'électroaimant fonctionne normalement, il faut que la caractéristique de traction dans toute la gamme des changements au cours de l'armature passe au-dessus de celle opposée, et pour une libération nette, au contraire, la caractéristique de traction doit passer en dessous l'opposé (Fig. 2).

Riz. 2. Vers la coordination des caractéristiques des forces actives et opposées

3. Caractéristique de charge de l'électroaimant... Cette caractéristique relie la valeur de la force électromagnétique et l'amplitude de la tension appliquée à la bobine ou du courant qu'elle contient avec une position fixe de l'armature:

Fe = f (u) et Fe = f (i) dans δ= const

4.Électroaimant de travail conditionnellement utile... Il est défini comme le produit de la force électromagnétique correspondant à l'écart de fonctionnement initial par la valeur de la course de l'induit :

Wny = Fn (δn — δk) dans Аz= const.

La valeur du travail utile conditionnel pour un électroaimant donné est fonction de la position initiale de l'armature et de l'intensité du courant dans la bobine de l'électroaimant. En figue. La figure 3 montre la caractéristique de traction statique Fe = f (δ) et la courbe Wny = Fn (δ) de l'électroaimant. La zone grisée est proportionnelle à Wny à cette valeur de δn.

Riz. 3… Fonctionnement conditionnellement utile d'un électroaimant.

5. Rendement mécanique d'un électroaimant — la valeur relative du travail utile conditionnel Wny par rapport au maximum possible (correspondant à la plus grande zone ombrée) Wp.y m :

ηfur = Wny / Wp.y m

Lors du calcul d'un électro-aimant, il convient de choisir son jeu initial de manière à ce que l'électro-aimant donne le maximum de travail utile, c'est-à-dire δn correspond à Wp.ym (Fig. 3).

6. Temps de réponse d'un électroaimant - le temps entre le moment où le signal est appliqué à la bobine de l'électroaimant jusqu'à la transition de l'armature dans sa position finale. Toutes choses égales par ailleurs, celle-ci est fonction de la force antagoniste initiale Fn :

TSp = f (Fn) à U = const

7. La caractéristique de chauffage est la dépendance de la température de chauffage de la bobine de l'électroaimant sur la durée de l'état activé.

8. Facteur Q d'un électroaimant, défini comme le rapport de la masse de l'électroaimant à la valeur du travail utile conditionnel :

D = masse de l'électroaimant / Wpu

9.Indice de rentabilité, qui est le rapport de la puissance consommée par la bobine de l'électroaimant à la valeur du travail utile conditionnel :

E = puissance consommée / Wpu

Toutes ces caractéristiques permettent d'établir l'adéquation d'un électroaimant donné à certaines conditions de son fonctionnement.

Paramètres électromagnétiques

En plus des caractéristiques énumérées ci-dessus, nous examinerons également certains des principaux paramètres des électroaimants. Il s'agit notamment des éléments suivants :

a) Puissance consommée par l'électroaimant... La puissance limite consommée par un électroaimant peut être limitée à la fois par la quantité d'échauffement admissible de sa bobine et, dans certains cas, par les conditions d'alimentation du circuit de la bobine de l'électroaimant.

Pour les électroaimants de puissance, en règle générale, la limitation est son échauffement pendant la période de mise en marche. Par conséquent, la quantité de chauffage admissible et sa comptabilisation correcte sont des facteurs aussi importants dans le calcul que la force et la course données de l'armature.

Le choix d'une conception rationnelle, tant sur le plan magnétique et mécanique que sur le plan des caractéristiques thermiques, permet, sous certaines conditions, d'obtenir une conception aux dimensions et au poids minimum et, par conséquent, au prix le plus bas. L'utilisation de matériaux magnétiques et de fils de bobinage plus avancés contribue également à accroître l'efficacité de la conception.

Dans certains cas, des électroaimants (par relais, détendeurs, etc.) sont conçus sur la base de l'atteinte d'un effort maximal, c'est-à-dire la consommation d'énergie minimale pour une opération utile donnée. De tels électroaimants sont caractérisés par des forces et des chocs électromagnétiques relativement faibles et des pièces mobiles légères.L'échauffement de leurs enroulements est bien inférieur à ce qui est autorisé.

Théoriquement, la puissance consommée par un électroaimant peut être arbitrairement réduite en augmentant d'autant la taille de sa bobine. Pratiquement, la limite à cela est créée par l'augmentation de la longueur de la spire moyenne de la bobine et de la longueur de la ligne médiane de l'induction magnétique, avec pour résultat que l'augmentation de la taille de l'électroaimant devient inefficace.

b) Facteur de sécurité… Dans la plupart des cas n. v. l'initiation peut être considérée comme égale à n. c) actionnement d'un électroaimant.

La relation de n. c) correspondant à la valeur stationnaire du courant, k n. avec actionnement (N.S. critique) (voir Fig. 2) est appelé coefficient de sécurité :

ks = Azv / AzSr

Le facteur de sécurité d'un électroaimant, selon les conditions de fiabilité, est toujours choisi supérieur à un.

v) Un paramètre déclencheur est la valeur minimale de n. c) courant ou tension auquel l'électroaimant est actionné (déplacement de l'armature de δn à δDa se).

G) Paramètre de libération — la valeur maximale de n, respectivement. s, courant ou tension auquel l'armature de l'électroaimant revient à sa position d'origine.

e) Pourcentage de retour… Le rapport de n.c auquel l'armature revient à sa position d'origine, à n. c. l'actionnement est appelé le coefficient de retour de l'électroaimant : kv = Азv / АзСр

Pour les électroaimants neutres, les valeurs du coefficient de retour sont toujours inférieures à un et, pour différentes conceptions, elles peuvent aller de 0,1 à 0,9. Dans le même temps, atteindre des valeurs proches des deux limites est tout aussi difficile.

Le coefficient de retour est de la plus grande importance lorsque la caractéristique opposée est aussi proche que possible de la caractéristique de traction de l'électroaimant. La diminution de la course du solénoïde augmente également le taux de retour.