Elektromagnētu vilces spēks

Spēks, ar kādu elektromagnēts piesaista feromagnētiskos materiālus, ir atkarīgs no magnētiskās plūsmas F vai, līdzvērtīgi, no indukcijas B un elektromagnēta S šķērsgriezuma laukuma.

Elektromagnēta spiediena spēku nosaka pēc formulas

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kur F ir elektromagnēta spiediena spēks, kg (spēku mēra arī ņūtonos, 1 kg = 9,81 N vai 1 N = 0,102 kg); B — indukcija, T; S ir elektromagnēta šķērsgriezuma laukums, m2.

Piemēri

1. Jaucējkrāna elektromagnēts ir magnētiska ķēde (1. att.). Kāds ir pakava celtņa elektromagnēta celšanas spēks, ja magnētiskā indukcija ir B = 1 T un katra elektromagnēta pola šķērsgriezuma laukums ir S = 0,02 m2 (1. att., b)? Neņemiet vērā plaisas ietekmi starp elektromagnētu un armatūru.

Rīsi. 1. Pacelšanas elektromagnēts

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S; F = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 2 ∙ 0,02 = 1622 kg.

2. Apļveida tērauda elektromagnēta izmēri ir parādīti attēlā. 2, a un b. Elektromagnēta pacelšanas spēks ir 3 T. Nosakiet elektromagnēta serdes šķērsgriezuma laukumu, n. lpp un spoles apgriezienu skaitu pie magnetizējošās strāvas I = 0,5 A.

Rīsi. 2. Apaļš elektromagnēts

Magnētiskā plūsma iet caur apļveida iekšējo serdi un atgriežas caur cilindrisko korpusu. Serdes Sc un apvalka Sk šķērsgriezuma laukumi ir aptuveni vienādi, tāpēc indukcijas vērtības serdenī un korpusā ir praktiski vienādas:

Sc = (π ∙ 40 ^ 2) / 4 = (3,14 ∙ 1600) / 4 = 1256 cm2 = 0,1256 m2,

Sk = ((72 ^ 2-60 ^ 2) ∙ π) / 4 = 3,14 / 4 ∙ (5184-3600) = 1243,5 cm2 = 0,12435 m2;

S = Sc + Sk = 0,24995 m2 ≈0,25 m2.

Nepieciešamo indukciju elektromagnētā nosaka pēc formulas F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kur B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (3000 / (40550 ∙ 0,25)) = 0,5475 T.

Spriegums pie šīs indukcijas ir atrodams lietā tērauda magnetizācijas līknē:

H = 180 A/m.

Lauka līnijas vidējais garums (2. att., b) lav = 2 ∙ (20 + 23) = 86 cm = 0,86 m.

Magnetizējošais spēks I ∙ ω = H ∙ lav = 180 ∙ 0,86 = 154,8 Av; I = (I ∙ ω) / I = 154,8 / 0,5 = 310 A.

Patiesībā n. s, tas ir, strāvai un apgriezienu skaitam jābūt daudzkārt lielākam, jo ​​starp elektromagnētu un armatūru ir neizbēgama gaisa sprauga, kas ievērojami palielina magnētiskās ķēdes magnētisko pretestību. Tāpēc, aprēķinot elektromagnētus, jāņem vērā gaisa sprauga.

3. Jaucējkrāna elektromagnēta spolei ir 1350 apgriezieni, caur to plūst strāva I = 12 A. Elektromagnēta izmēri parādīti att. 3. Kādu svaru elektromagnēts paceļ 1 cm attālumā no armatūras un kādu svaru tas spēj noturēt pēc gravitācijas?

Rīsi. 3. Elektromagnētiskā spole

Lielākā daļa N. ar I ∙ ω tiek tērēta magnētiskās plūsmas vadīšanai caur gaisa spraugu: I ∙ ω≈Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Magnetizējošais spēks I ∙ ω = 12 ∙ 1350 = 16200 A.

Tā kā H ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B, tad Hδ ∙ 2 ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0,02.

Tāpēc 16200 = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0,02, t.i. B = 1,012T.

Mēs pieņemam, ka indukcija ir B = 1 T, jo daļa no n. c) I ∙ ω tiek tērēts magnētiskās plūsmas vadīšanai tēraudā.

Pārbaudīsim šo aprēķinu pēc formulas I ∙ ω = Hδ ∙ 2 ∙ δ + Hс ∙ lс.

Magnētiskās līnijas vidējais garums ir: lav = 2 ∙ (7 + 15) = 44 cm = 0,44 m.

Intensitāti Hc pie B = 1 T (10000 Gs) nosaka pēc magnetizācijas līknes:

Hc = 260 A / m. I ∙ ω = 0,8 ∙ B ∙ 2 + 2,6 ∙ 44 = 1,6 ∙ 10000 + 114,4 = 16114 vid.

Magnetizācijas spēks I ∙ ω = 16114 Av, radot indukciju B = 1 T, ir praktiski vienāds ar doto n. v. I ∙ ω = 16200 Av.

Kopējais serdes un konusa šķērsgriezuma laukums ir: S = 6 ∙ 5 + 2 ∙ 5 ∙ 3 = 0,006 m2.

Elektromagnēts no 1 cm attāluma piesaistīs lādiņu ar svaru F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 0,006 = 243,3 kg.

Tā kā pēc armatūras pievilkšanas gaisa sprauga praktiski pazūd, elektromagnēts var izturēt daudz lielāku slodzi. Šajā gadījumā visa n. c) I ∙ ω tiek tērēts magnētiskās plūsmas vadīšanai tikai tēraudā, tāpēc I ∙ ω = Hс ∙ lс; 16200 = Hs ∙ 44; Hc = 16200/44 = 368 A/cm = 36800 A/m.

Pie šāda sprieguma tērauds ir praktiski piesātināts un indukcija tajā ir aptuveni 2 T. Elektromagnēts pievelk armatūru ar spēku F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 4 ∙ 0,006 = 973 kg.

4. Signāla (blinkera) relejs sastāv no bruņu elektromagnēta 1 ar apaļu serdi un vārsta tipa enkura 2, kas pēc strāvas padeves elektromagnētam pievelk un atbrīvo mirgotāju 3, kas atver signāla ciparu (att.). 4).

Rīsi. 4. Bruņu elektromagnēts

Magnetizācijas stiprums ir I ∙ ω = 120 Av, gaisa sprauga ir δ = 0,1 cm, un elektromagnēta kopējais šķērsgriezuma laukums ir S = 2 cm2. Novērtējiet releja vilkšanas spēku.

Induktivitāti B nosaka ar secīgām tuvinājumiem, izmantojot vienādojumu I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Ļaujiet n. c) Hc ∙ lc ir 15% I ∙ ω, t.i. 18 Av.

Tad I ∙ ω-Hс ∙ lс = Hδ ∙ 2 ∙ δ; 120-18 = Hδ ∙ 0,2; Hδ = 102 / 0,2 = 510 A / cm = 51000 A / m.

Tādējādi mēs atrodam indukciju B:

Hδ = 8 ∙ 10 ^ 5 V; B = Hδ / (8 ∙ 10 ^ 5) = 51 000 / (8 ∙ 10 ^ 5) = 0,0637 T.

Pēc vērtības B aizstāšanas formulā F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S, mēs iegūstam:

F = 40550 ∙ 0,0637 ^ 2 ∙ 0,0002 = 0,0326 kg.

5. Līdzstrāvas bremžu solenoīdam (5. att.) ir virzuļa armatūra ar konusveida aizturi. Attālums starp armatūru un serdi ir 4 cm Darba diametrs (dzīles ar apļveida saskares laukumu) d = 50 mm. Armatūra tiek ievilkta spolē ar 50 kg spēku. Vidējās spēka līnijas garums lav = 40 cm Nosaka n. lpp un spoles strāvu, ja ir 3000 apgriezieni.

Rīsi. 5. Līdzstrāvas bremžu solenoīds

Elektromagnēta darba sekcijas laukums ir vienāds ar apļa laukumu ar diametru d = 5 cm:

S = (π ∙ d ^ 2) / 4 = 3,14 / 4 ∙ 25 = 19,6 cm2.

Indukcija B, kas nepieciešama, lai radītu spēku F = 50 kg, tiek atrasta no vienādojuma F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kur B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (50 / (40550 ∙ 0,00196)) = 0,795 T.

Magnetizējošais spēks I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ δ.

Mēs nosakām tērauda Hc ∙ lc magnetizācijas stiprību vienkāršotā veidā, pamatojoties uz to, ka tā ir 15% I ∙ ω:

I ∙ ω = 0,15 ∙ I ∙ ω + Hδ ∙ δ; 0,85 ∙ I ∙ ω = Hδ ∙ δ; 0,85 ∙ I ∙ ω = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ δ; I ∙ ω = (8 ∙ 10 ^ 5 ∙ 0,795 ∙ 0,04) / 0,85 = 30 000 vid.

Magnetizējošā strāva I = (I ∙ ω) / ω = 30000/3000 = 10 A.