20913

Исследование статических тяговых характеристик силового электромагнита

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

При протекании тока по обмотке 3 электромагнита создается магнитный поток который проходит по магнитопроводу паразитному и рабочему воздушному зазорам. В последнем создается электромагнитная сила стремящаяся притянуть якорь электромагнита к стопу. Электромагнитное усилие определяется зависимостью 1 где коэффициент зависящий от конструктивных особенностей электромагнита; ток в обмотке; количество витков обмотки; зазор.

Русский

2013-08-01

265.5 KB

27 чел.

Лабораторная работа № 7

Исследование статических тяговых характеристик силового электромагнита

Цель работы – ознакомление с электромагнитами и методами определения их основных параметров.

Оборудование, измерительные приборы и инструменты: лабораторная установка, источник постоянного тока, амперметр, вольтметр.

I. Краткие теоретические сведения

В системах автоматического управления летальными аппаратами широко применяются электромагниты как элементы силового дистанционного привода, преобразующие электрическую энергию в механическую. Электромагниты (ЭМ) используются также в релейных устройствах, переключающих различные электрические цепи.

В зависимости от характера движения подвижного элемента (якоря) электромагниты подразделяются на втяжные и поворотные. Втяжной электромагнит состоит из следующих основных элементов (рис.1): корпуса (ярма) 1, подвижного якоря 2, двух крышек, образующих магнитопровод, обычно выполненный из магнитомягкой стали. Между якорем и стопом (сердечником) 4 задней крышки имеется воздушный рабочий зазор . При протекании тока по обмотке 3 электромагнита создается магнитный поток , который проходит по магнитопроводу, паразитному  и рабочему воздушному  зазорам. В последнем создается электромагнитная сила , стремящаяся притянуть якорь электромагнита к стопу.

В обесточенном состоянии якорь 2 отводится в крайнее правое положение пружиной (на рис. 1 не показана). При достижении током в обмотке значения тока срабатывания  якорь притягивается к сердечнику, приводя в движение связанное с ним устройство.

Электромагнитное усилие определяется зависимостью

,       (1)

где  коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей электромагнита; -ток в обмотке;  - количество витков обмотки;  - зазор.

Из выражения (1) видно, что электромагнитное усилие зависит от квадрата тока, поэтому оно не зависит от направления тока. При работе на переменном токе в оба полупериода усилие направлено в сторону уменьшения зазора. Среднее значение этого усилия пропорционально квадрату действующего значения тока, протекающего по обмотке.

Статической тяговой характеристикой называется зависимость электромагнитной силы притяжения , развиваемой электромагнитом от перемещения якоря  при токе в обмотке .

Если изменять ток, то каждому новому его постоянному значению будет соответствовать своя статическая тяговая характеристика. Семейство статических тяговых характеристик для одного из типов электромагнита изображено на рис. 2. От статической тяговой характеристики следует отличать динамическую тяговую характеристику, которая характеризует электромагнитную силу притяжения во времени движения якоря электромагнита.

Вид статической тяговой характеристики для электромагнита, изображенного на рис. 1, существенно зависит также от угла заточки стопа и пяты якоря.

При движении якоря преодолеваются силы сопротивления, создаваемые реальным механизмом. Зависимость механических сил (или моментов), преодолеваемых во  время движения якоря в функции хода, называется механической характеристикой электромагнита: .

Вид механической характеристики зависит от конструктивных особенностей механизма, приводимого в действие электромагнитом. Для надежной работы электромагнита необходимо согласовать механическую и тяговую характеристики так, чтобы последняя была расположена выше механической. Пример статической тяговой характеристики электромагнита, согласованной с механической характеристикой механизма, показан на рис. .3

Рассмотренные реле нечувствительны к направлению тока в обмотке и называются нейтральными. Электромагниты, чувствительные к направлению тока в обмотке, называются поляризованными. Поляризация их осуществляется введением в конструкцию постоянного магнита.

В этом случае по магнитопроводу поляризованного ЭМ (рис. 4) могут протекать поток  от обмоток, обтекаемых электрическим током, и поток  от постоянного магнита. Якорь перемещается в зазоре в зависимости от суммарного действия этих потоков.

Поляризованные магниты могут быть трех типов настройки. Реле на рис. 4 является двухпозиционным. Его якорь в зависимости от полярности тока в обмотке переходит в одно из двух крайних положений и остается там после прекращения тока в обмотке.

II. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка содержит исследуемый электромагнит втяжного типа, динамометр и амперметр. Для установки заданного зазора имеется латунный микровинт, закрепленный на кронштейне. Величина выставленного зазора контролируется линейкой.

Для измерения величины усилия, создаваемого ЭМ при конкретном зазоре и токе, необходимо выставить зазор, подключить магнит к источнику питания, отпустить пружину динамометра с помощью соответствующей гайки, тем самым дав возможность якорю занять положение с заданным зазором. После этого необходимо вращать гайку динамометра до момента отрыва якоря усилием пружины.

III. Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с конструкциями и принципом действия электромагнитов.
  2.  Снять и построить семейство статических тяговых характеристик при различных токах в обмотке электромагнита.
  3.  Снять и построить семейство характеристик  при различных зазорах.
  4.  Повторить указанные в пп. 2, 3 измерения трижды и усреднить полученные результаты.
  5.  Сделать выводы по результатам работы.

Измерения рекомендуется проводить для трех значений зазора -  мм, =1 мм и =2 мм. Диапазон изменения тока в обмотке ЭМ определяется возможностями динамометра.

IV. Содержание отчета

В отчете должны быть приведены полученные таблицы, графики при различных токах в обмотке электромагнита, графики  при различных зазорах, а также выводы по работе.

V. Контрольные вопросы

1. Какое конструктивное мероприятие позволяет сделать электромагнит чувствительным к направлению тока в обмотке?

2. Объясните работу электромагнита при питании его от источника переменного тока.

3. Где применяются электромагниты?

4. Почему должны быть согласованы механическая и тяговая характеристики электромагнита?

Список рекомендуемой литературы.

  1.  Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. М., Высшая школа, 1974. - 416 с.
  2.  Буль Б.К., Буль О.Б., Азанов В.А. Электромеханические аппараты автоматики. М., Высшая школа, 1988. – 303 с.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81799. Проблемные ситуации в науке. Проблема включения новых теоритических представлений в науку 29.01 KB
  Если культура имеет жесткий механизм контроля над воспроизводством тогда она будет выталкивать из себя все чужеродное ей под культурой понимается не только духовная но и материальная ее часть. Если культура вовсе не будет иметь этого механизма то она в конце концов перестанет быть культурой сольется с окружающей ее средой. Очевидно что некоторые инновации культура будет отторгать как чужие. Так скажем традиционная культура может охотно позаимствовать телевидение или мобильную связь или какоенибудь иное техническое...
81801. Традиционность науки и виды научных традиций. Традиции и новации 29.55 KB
  Традиции и новации. Кун впервые рассмотрел традиции как основной конституирующий фактор развития науки. Он обосновал казалось бы противоречивый феномен: традиции являются условием возможности научного развития. традиции.
81802. Традиции и революции в науке. Научные революции как пререстройка оснований науки 30.76 KB
  Научные революции как пререстройка оснований науки. Этапы развития науки связанные с перестройкой исследовательских стратегий задаваемых основаниями науки см. Перестройка оснований науки сопровождающаяся научными революциями может явиться вопервых результатом внутридисциплинарного развития в ходе которого возникают проблемы неразрешимые в рамках данной научной дисциплины. В зависимости от того какой компонент основания науки перестраивается различают две разновидности научной революции: а идеалы и нормы научного исследования...
81803. Глобальные научные революции, их социокультурные предпосылки 33.12 KB
  Так создание механической картины мира сопровождалось борьбой двух научно-исследовательских программ – ньютоновской и картезианской. Сущностные основания регулярного воспроизводства такой фазы развития науки как революция следующие при этом каждое последующее основание вытекает из предыдущего..
81804. Первая научная революция и формирование научного типа рациональности 29.03 KB
  В ходе этой революции сформировался особый тип рациональности получивший название научного. Научный тип рациональности радикально отличаясь от античного тем не менее воспроизвел правда в измененном виде два главных основания античной рациональности: вопервых принцип тождества мышления и бытия вовторых идеальный план работы мысли. Тип рациональности сложившийся в науке невозможно реконструировать не учитывая тех изменений которые произошли в философском понимании тождества мышления и бытия.
81805. Смена типов научной рациональности 41.37 KB
  С научной картиной мира связывают широкую панораму знаний о природе включающую в себя наиболее важные теории гипотезы и факты. Структура научной картины мира предлагает центральное теоретическое ядро фундаментальные допущения и частные теоретические модели которые постоянно достраиваются. Когда речь идет о физической реальности то к сверхустойчивым элементам любой картины мира относят принципы сохранения энергии постоянного роста энтропии фундаментальные физические константы характеризующие основные свойства универсума: пространство...
81807. Главные характеристики современной, постнеклассической науки 33.24 KB
  В ходе развития науки в последней трети XX в. Ее фундамент составляют ставшие общенаучными принципы развития и системности. Такое понимание процессов развития исходит из синергетики. Вопервых принцип развития эволюции в современной науке получил статус фундаментальной мировоззренческой и методологической константы.