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

3. Тяговая и механическая характеристики электромагнита
В соответствии со вторым законом Кирхгофа в любое мгновение переходного процесса при включении ЭМ выполняется следующее соотношение

где U — напряжение, подаваемое на зажимы обмотки (катушки) с числом витков w и активным сопротивлением R.
Умножив обе. части этой формулы на Idt, получим уравнение энергетического баланса


U Idt = I² Rdt + wIdФ,

где Uldt — электрическая энергия, поступившая в обмотку за время dt; I² Rdt — тепловые потери в активном сопротивлении; wIdФ — энергия, затраченная на создание магнитного поля ЭМ и механическую работу движения якоря.

После интегрирования приходим к выражению



где t, Ф — текущие координаты.
Известно, что ток в обмотке ЭМ, включенной на постоянное напряжение, нарастает по экспоненциальному закону. В некоторый момент времени он достигает значения тока трогания, которому соответствует точка 7 на рис.4. В это мгновение якорь приходит в движение, в процессе которого рабочий зазор уменьшается, индуктивность обмотки растет и ток в ней падает до тех пор, пока якорь не притянется к сердечнику, чему соответствует точка 3. Во время движения якоря связь между Ф и wI определяется кривой 1—2—3. По окончании движения якоря ток опять начинает возрастать, достигая установившегося значения в точке 4.

Рис.4. Магнитные потоки в электромагните

Если якорь при срабатывании ЭМ находится в начальном положении и рабочий зазор 5 максимален (δ = δ_н), то характеристика намагничивания при δ = δ_н = const имеет вид кривой 0 — 7 — 5 (см. кривую δ_н на рис.4), а в конечном положении якоря, когда он полностью притянут и δ = δ_к = const — вид кривой 0 — 1'— 3 — 4 (см. кривую δ_к на рис.4). Значит, динамическая характеристика намагничивания Ф(wI) при срабатывании ЭМ состоит из участка 0 — 7 кривой δ_н, переходной кривой 1 — 2 — 3 во время движения якоря (δ = var) и участка 3 — 4 кривой δ_к.

Энергия W₁₂₃₄, представленная в последней формуле вторым членом ее правой части и равная энергии, поступившей из сети, в течение нарастания МДС от 0 до wI_у при срабатывании ЭМ за вычетом тепловых потерь, пропорциональна площади, ограниченной кривой 0 — 1 — 2—3— 4— Фу — 0.