Магнитная цепь электромагнитов переменного тока

В электромагнитах постоянного тока ток в обмотке, определяющий ее МДС, при неподвижном или медленном перемещающемся якоре зависит только от ее активного сопротивления:

.

При переменном напряжении ток в обмотке в основном определяется ее индуктивным сопротивлением, которое резко меняется при перемещении якоря. Магнитное сопротивление  магнитопровода на переменном токе зависит не только  от , но и от потерь в стали и наличия короткозамкнутых обмоток. С целью уменьшения потерь магнитопровод  выполняется шихтованным.

Магнитная система без активных потерь в стали и насыщения. Примем, что напряжение и ток в обмотке, а также магнитные потоки изменяются по синусоидальному закону.
Подпись:    Рис.4.7. К расчету магнитной цепи электромагнита переменно-го тока: а – схема магнитной цепи; б – зависимость магнитного потока и тока от величины рабочего зазора

Рассмотрим вначале простейшую цепь, без учета магнитного сопротивления стали и потерь в ней. Примем так­же, что потоки выпучивания в рабочем зазоре отсутствуют.

Анализ проведем для электромагнита переменного тока с короткозамкнутой обмоткой (рис. 4.7), предположив, что ключ К разомкнут, и  эта обмотка не оказывает влияние на рассматриваемые процессы.

Напряжение сети, приложенное к обмотке , уравно­вешивается активным и реактивным падениями напряже­ния

,

где и - действующие значения.

Второе слагаемое последнего выражения перепишем следующим образом:

. (4.10)

Для обмотки напряжения, которая подключается не­посредственно к источнику напряжения, активное сопро­тивление, как правило, значительно меньше реактивного  <<.  Если пренебречь активным падением напряжения, то . Но так как

, (4.11)

то получим  ,   где - амплитудное значение потока.

Таким образом, при принятых допущениях магнитный поток не зависит от рабочего зазора и при неизменном напряжении является постоянным (рис. 4.7, б, кривая 1)

При из (4.10), (4.11) следует

. (4.12)

Из полученного выражения (4.12) видно, что с ростом зазора уменьшается индуктивное сопротивление, за счет чего при постоянном действующем значении напряжения про­исходит рост тока (см. рис. 4.7, б, кривая 3). Если учесть ак­тивное сопротивление (при условии <<), то с ростом зазора ток будет расти, а поток будет уменьшаться (см. рис. 4.7, б, кривые 2 и 3)

.

Таким образом, с ростом рабочего зазора поток падает, как это имеет место и в цепи постоянного тока. Однако в магнитной цепи переменного тока уменьшение потока является следствием роста падения напряжения на актив­ном сопротивлении обмотки, а в цепи постоянного тока -следствием роста магнитного сопротивления воздушного зазора.

Для учета потока рассеяния в схеме замещения па­раллельно сопротивлению, зависящему от зазора, не­обходимо

включить неизменное сопротивление (см. рис.4.6, б, 4.7, а).

В результате при увеличении зазора ток в об­мотке нарастает меньше, чем это следует из (4.12) (см. рис. 4.7, б, кривая 4).

При составлении электрической схемы замещения маг­нитной цепи магнитное сопротивление воздушных проме­жутков, , заменяется чисто активным сопротивле­нием.

В электромагнитах переменного тока для снижения пульсации усилия на якоре используются короткозамкнутые витки и обмотки, которые также учитываются в схеме замещения.