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.
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.