3. Потребляемая электромагнитным механизмом контактного эа реактивная мощность; оценка качества потребляемой реактивной мощности при последовательном и параллельном включении.

Рабочий процесс в эл. механизмах заключается в преобразовании электр. энергии в мех. работу по перемещению якоря из начального положения в конечное.

Энергия, поступающая от внешнего источника, при помощи эл. тока по обмоткам подсистемы преобразуется в энергию эл. маг. поля, которая в основном сосредоточена в раб. зазорах механизма. Создаваемый при этом магнитный поток перемещ по магнитной цепи подсистемы.

Расход эл. эергии зависит от порядка включения обмоток устройства.

1.Параллельное включение. (Процесс опишем на плоскости Ψ, i.)

Ψ – потокосцепление, соответствующая срабатыванию устройства

Нарастание магнитного потока сопрягается увеличением тока в обмотке до значения тока трогания

(.)1 - Достигает i_нач , которое соответствует току троганию якоря.

Поступающая энергия в основном тратится на преодоление механического сопротивления, после чего в силу возникновения противо-эдс значение тока в обмотке уменьшается от до , часть поступающей энергии расходуется на компенсацию результирующего магнитного потока.

(.)2 – Якорь меняет свое положение , приходя в конечное положение.

Энергия м. поля, возникающая при переходе из 0 в 1 (на преодоление мех. сопр.):

Потокосцепление – постоянное после начала движения

– это энергия , запасенная в устройстве

- это энергия компенсации потерь противоЭДС

2.Последовательное включение.

Рис.

(.)1 достигает i_нач потом ток не меняется, т.к. зависит от внешних устройств.

Энергия на (1-2) расходится на поддержание нужного значения магн. потока:

- для преодоления сил сопр. якоря.

- на перемещение якоря.

1-2 – это перемещение якоря из нач. в конечное положение.

Выражения для параллельной обмотки.

Ψ_m= , следовательно I_нач =

Начальное значение магн. энергии:

W_mнач = Ψ I_нач I=I_к = W_mкон = Ψ I_к

Тогда изменения энергии при переходе из (.)1 в (.)2:

ΔW_m = Ψ( I_нач - I_к ) = ΔА Это изм. энергии расходуется на совершение полезной работы.

Известно, что значение Ψ в момент срабатывания:

Ψ=

Δ I = 4 ΔА

ΔQ = Δ I – реактивная мощность, потребляемая из сети, нужная для срабатывания механизма.

ВЫВОД: Для того, чтобы эл. механизм сработал (совершил работу по перемещению якоря), необходимо потребление определенной реактивной мощности из питающих устройств сети.

Увеличив частоту сети, мы увеличиваем потребляемую реактивную мощность. ΔQ~f

В момент срабатывания, чтобы механизм был надежен, мы считаем ,что

U_уст = k_зап

Тогда (ΔQ)_потр = k_з ΔQ

Но даже когда якорь уже притянут, то все равно из сети берется энергия для компенсации падения магн. потока в стали.

(ΔQ)_потр = k_з ΔQ + Q_к

Величина есть мера качества потребляемой реакт. мощности.

Выражения для последовательной обмотки.

Здесь ток не меняется, но есть Δ Ψ

4.Сравнение э.Механизмов постоянного и переменного тока.

4.Сравнение э.Механизмов постоянного и переменного тока.

1.По силе тяги:

При заданной площади сечения полюсов, образующих рабочий воздушный зазор, средняя величина силы(по площади): в э/м перем.тока в 2 раза меньше, чем в э/м пост.тока. Это значит, что использование железа при перем.токе по крайней мере в 2 раза хуже, чем в пост.тока.

2.По весу:

При заданных силе тяги и ходе якоря: э/м перем.тока значительно большего веса, чем э/м пост.тока (надо в 2 раза больше стали (как мин.) и больше меди для обеспечения заданной величины кажущейся мощности).

3.Необходимый минимум реактивной мощности:

Реактивная мощность в момент включения э/м перем.тока однозначно связана с величиной мех.работы, которую надо получить от этого э/м. Она не может быть снижена за счет увеличения его размеров. В э/м пост.тока такой связи нет. Если не интересоваться скоростью движения, то потребляемая мощность может быть уменьшена через увеличение размеров.

4.По влиянию вихревых токов:

Необходимость уменьшения потерь от вихревых токов в магнитопроводах э/м перем.тока требует шихтовки и разрезности исполнения. В э/м пост.тока это необходимо только для быстродействия магнитов. Такое исполнение ухудшает заполняемость сталью, предопределяет форму частей магнитопровода (увеличение длины среднего витка обмотки и т.п.) Потери на вихревые токи и намагничивание для э/м перем.тока увеличивают нагрев и эл.потребление. В э/м пост.тока данное ограничение не существует.

5.По области применения:

В обычных стац.промышленных установках питающихся от сети перем.тока достаточной мощности многие ограничения несущественны. Большое потребление реакт. мощности в начале хода несущественно отражается на других потребителях. Если в конце хода якоря воздушные зазоры маленькие, потребление мощности велико.