«Основные уравнения рабочего процесса электромагнита».

Для характеристики процессов происходящих в электромагните на различных этапах его работы существенным является его уравнения:

1. уравнения электрической цепи обмотки электромагнита:

1

U, i, U_пит – цепи обмотки и мгновенное значение тока в обмотке;

R – активное сопротивление в цепи обмотки;

ψ – мгновенное значение потокосцепления в обмотке;

t – время.

Уравнение (1) дает возможность произвести анализ токовой стадии энергетических преобразований в электромагните, т.е. процесса преобразования электрической энергии, поступающей от источника тока, в энергию магнитного поля;

2. уравнение характеристики намагничивания электромагнита:

Это уравнение связывает потокосцепление ψ, ток в обмотке i и рабочий зазор .

В общем случае. это уравнение вихревых токов, появляющихся во время переходных процессов в массивных деталях магнитопровода, сплошных конструктивных деталей и дополнительных обмоток, сцепленных с магнитным потоком.

В обычных электромагнитах это влияние невелико и его не принимают во внимание.

Электромагнит, также как и кривая намагничивания материала, из которой изготовлен магнитопровод, имеет петлю чистерезиса. Ее учет важен при анализе электромагнитов используемых в регуляторах и точных реле, а в остальных случаях с наличием чистереза можно не считаться. Характер кривой намагничивания электромагнита и ее видоизменение, при перемещении якоря, определяет возможности преобразования магнитной энергии в механическую величину и величину действующей в данный момент электромагнитной силы. Она также является функцией тока в обмотке и положения якоря;

2. уравнение силы электромагнитного притяжения:

Она возникает как результат энергетических преобразований и в конечном счете является функцией запаса энергии W_H сосредоточенной в магнитном поле электромагнита. Значение силы по ходу якоря дает возможность определить полное значение получающейся механической энергии;

2. уравнение движения:

где m – приведенная масса движущихся частей;

х – перемещение якоря;

– противодействующая сила, которая является функцией положения якоря;

– сила сопротивления зависящая от скорости движения.

Это уравнение характеризует механические процессы происходящие при срабатывании или возврате электромагнита. Оно дает возможность необходимой скорости, время движения, силу движущихся частей;

2. уравнение нагрева и охлаждения электромагнита:

Это уравнение связывает температуру нагрева с мощностью Р , выделяющейся в обмотке с размерами электромагнита, и временем нахождения его во включенном состоянии.

Нагрев электромагнита происходит в течении периода во включенном состоянии обмотки. Процессы, происходящие во время становления электромагнита, не принимаются во внимание из-за их кратковременности.

В период, когда обмотка отключена от цепи и мощность в ней не выделяется, происходит охлаждение, процесс которого описывается уравнением:

Напряжение зависит от температуры , до которой будет нагрет электромагнит, времени охлаждения и размеров электромагнита.