Исполнительные элементы систем автоматики классификация и общие характеристики исполнительных элементов классификация исполнительных элементов

Способы устранения вибрации якоря. Как видно из рис.7, а, в некоторые моменты времени тяговое усилие Q_T- обращается в нуль. При наличии противодействующей силы Q_мex, изменяющейся в соответствии с механической характеристикой ЭМ и стремящейся оторвать якорь от сердечника, это может привести к вибрации якоря: когда Q_мех > Q_T якорь отходит от сердечника, а при Q_T > Q_мех снова притягивается. Если f = 50 Гц, то якорь совершает 100 колебаний в секунду, что приводит к повышенному механическому износу и возникновению шума.
Эффективными средствами снижения вибрации якоря являются уменьшение пульсации тягового усилия с помощью магнитных экранов (короткозамкнутых витков), охватывающих часть сечения сердечника, и использование многофазных ЭМ.
На рис.7, в приведена конструкция части магнитопровода ЭМ с экраном и показаны направления магнитных потоков при убывании основного потока Ф. Тогда в соответствии с принципом Ленца поток Фк, создаваемый током, наведенным в экране (Э) правым потоком Фпр, будет направлен согласно с правым потоком Фпр, т.е. Ф₂ = Фпр + Фк и Ф₁ = Флев - Фк, где Ф₁ Ф₂ — суммарные потоки в воздушных зазорах.
Для того чтобы исключить вибрацию якоря, можно также использовать двух- или трехфазный электромагнит с токами в катушках, сдвинутыми по фазе.
Если с якорем сочленены инерционные механизмы, то он утяжеляется, что предотвращает вибрацию с частотой 2ω. Однако чувствительность ЭМ при этом снижается.


.6. Поляризованные электромагниты
Принципиальное отличие поляризованных электромагнитов (ПЭМ) от нейтральных состоит в существовании зависимости между направлением перемещения якоря и полярностью управляющего напряжения Up, прикладываемого к рабочей обмотке. Эта зависимость достигается с помощью двух магнитных потоков: рабочего Фр, создаваемого постоянным напряжением, полярность которого может изменяться, и поляризующего Фп, образуемого постоянным магнитом или электромагнитом постоянного тока с неизменной полярностью питающего напряжения (рис.8).
Повышенное быстродействие ПЭМ (несколько миллисекунд) по сравнению с нейтральными ЭМ достигается не только конструктивными приемами (шихтованным магнитопроводом, небольшими ходом и массой якоря, малой постоянной времени обмотки), но и связано непосредственно с его принципом действия: при срабатывании и отпускании поток в магнитопроводе не возникает и не исчезает, а перераспределяется или изменяет свое значение. Еще одна особенность ПЭМ, обусловленная наличием постоянного магнита, заключается в возможности принятия якорем различных фиксированных положений при обесточенной рабочей обмотке.
Различают три основные конструктивные схемы магнитопроводов ПЭМ: последовательную, параллельную (дифференциальную) и мостовую.



Рис.8. Конструктивные и эквивалентные электрические схемы поляризованных электромагнитов:
а — с неразветвленным магнитопроводом; б — с дифференциальной магнитной цепью; в — с мостовым магнитопроводом; 1 — магнитопровод; 2 — якорь; 3 —пружина; 4 — полюсные наконечники; 5 — ось;
6 — постоянный магнит

Схема ПЭМ с последовательной магнитной цепью, в которой рабочий поток Фр, создаваемый током рабочей обмотки, и поляризующий поток Фп постоянного магнита замыкаются в общем простом неразветвленном магнитопроводе 7, показана на рис.8, а вместе с его схемой замещения (в схеме замещения предполагается, что магнитная цепь не насыщена). При встречном действии потоков Фр и Фп якорь 2 оттянут пружиной 3. Изменение полярности рабочего напряжения вызывает притяжение якоря к сердечнику.

На рис.8, б представлена одна из принципиальных схем ПЭМ с дифференциальной (параллельной) магнитной цепью и соответствующей схемой замещения. Здесь поляризующий поток Фп разветвляется на два потока Ф_пδ1 и Ф_пδ2, проходящих по сердечникам. Один из них при данной полярности рабочего напряжения действует с потоком Фр согласно, а другой — встречно.
Якорь притягивается к левому или правому полюсу в зависимости от того, в каком из зазоров 8, или 52 рабочий и поляризующий потоки суммируются. Тяговое усилие определяется разностью сил притяжения в зазорах 5, и 52 (откуда и название дифференциальный ПЭМ). При изменении полярности рабочего напряжения Up якорь перебрасывается к противоположному полюсу.
Одна из конструктивных схем ПЭМ с мостовым магнитопроводом и соответствующая схема замещения изображены на рис.8, в. Рабочий поток Фр, проходящий по С-образному магнитопроводу, разветвляется на два потока Ф_р1 и Ф_р2, а поляризующий поток Фп постоянного магнита 6 — на два потока Ф_п1 и Ф_п2.
При данной полярности рабочего напряжения Up потоки Ф_п1 и Ф_р2 в зазоре 8, и Ф_р1 и Ф_п2 в зазоре δ₃ суммируются, а Ф_п1 и Ф_р1 в зазоре δ₂ и Ф_п2 и Ф_р2 в δ₄ вычитаются, вследствие чего постоянный магнит 6 с полюсными наконечниками 4 поворачивается на некоторый угол против хода часовой стрелки вокруг оси 5. Изменение полярности рабочего напряжения вызывает поворот магнита с полюсными наконечниками в обратном направлении.
Основные недостатки ПЭМ с последовательной магнитной цепью — это, во-первых, малая магнитная проницаемость магнитотвердого материала постоянного магнита, из-за чего снижается чувствительность ПЭМ и требуется повышенная МДС рабочей обмотки, а во-вторых, воздействие размагничивающей рабочей МДС на постоянный магнит, что неблагоприятно сказывается на стабильности намагниченности последнего и увеличивает размеры ПЭМ.