Lakas ng traksyon ng mga electromagnet

Ang puwersa kung saan ang isang electromagnet ay umaakit ng mga ferromagnetic na materyales ay nakasalalay sa magnetic flux F o, katumbas nito, sa induction B at ang cross-sectional area ng electromagnet S.

Ang puwersa ng presyon ng electromagnet ay tinutukoy ng formula

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kung saan ang F ay ang puwersa ng presyon ng electromagnet, kg (ang puwersa ay sinusukat din sa mga newton, 1 kg = 9.81 N o 1 N = 0.102 kg); B - induction, T; Ang S ay ang cross-sectional area ng electromagnet, m2.

Mga halimbawa ng

1. Ang gripo electromagnet ay isang magnetic circuit (Fig. 1). Ano ang lifting force ng horseshoe crane electromagnet, kung ang magnetic induction ay B = 1 T, at ang cross-sectional area ng bawat poste ng electromagnet ay S = 0.02 m2 (Fig. 1, b)? Pabayaan ang epekto ng puwang sa pagitan ng electromagnet at armature.

kanin. 1. Pag-angat ng electromagnet

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S; F = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 2 ∙ 0.02 = 1622 kg.

2. Ang isang pabilog na bakal na electromagnet ay may mga sukat na ipinapakita sa fig. 2, a at b. Ang lakas ng pag-angat ng electromagnet ay 3 T. Tukuyin ang cross-sectional area ng electromagnet core, n. p. at ang bilang ng mga pagliko ng coil sa isang magnetizing current I = 0.5 A.

kanin. 2. Bilog na electromagnet

Ang magnetic flux ay dumadaan sa circular inner core at bumabalik sa cylindrical body. Ang mga cross-sectional na lugar ng core Sc at ang casing Sk ay humigit-kumulang pareho, samakatuwid ang mga halaga ng induction sa core at ang casing ay halos pareho:

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.

Ang kinakailangang induction sa electromagnet ay tinutukoy ng formula F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kung saan B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (3000 / (40550 ∙ 0.25)) = 0.5475 T.

Ang boltahe sa induction na ito ay matatagpuan sa magnetization curve ng cast steel:

H = 180 A / m.

Ang average na haba ng field line (Fig. 2, b) lav = 2 ∙ (20 + 23) = 86 cm = 0.86 m.

Magnetizing force I ∙ ω = H ∙ lav = 180 ∙ 0.86 = 154.8 Av; I = (I ∙ ω) / I = 154.8 / 0.5 = 310 A.

Sa totoo lang n. s, iyon ay, ang kasalukuyang at ang bilang ng mga pagliko, ay dapat na maraming beses na mas malaki, dahil mayroong isang hindi maiiwasang air gap sa pagitan ng electromagnet at ang armature, na makabuluhang pinatataas ang magnetic resistance ng magnetic circuit. Samakatuwid, ang air gap ay dapat isaalang-alang kapag kinakalkula ang mga electromagnet.

3. Ang coil ng electromagnet para sa gripo ay may 1350 na pagliko, isang kasalukuyang I = 12 A ang dumadaloy dito. Ang mga sukat ng electromagnet ay ipinapakita sa fig. 3. Anong bigat ang itinataas ng electromagnet sa layo na 1 cm mula sa armature at anong bigat ang maaari nitong hawakan pagkatapos ng gravity?

kanin. 3. Electromagnetic coil

Karamihan sa N. na may I ∙ ω ay ginugugol sa pagsasagawa ng magnetic flux sa pamamagitan ng air gap: I ∙ ω≈Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Magnetizing force I ∙ ω = 12 ∙ 1350 = 16200 A.

Dahil H ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B, pagkatapos Hδ ∙ 2 ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0.02.

Samakatuwid, 16200 = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0.02, i.e. B = 1.012T.

Ipinapalagay namin na ang induction ay B = 1 T, dahil bahagi ng n. c. Ang I ∙ ω ay ginugugol sa pagsasagawa ng magnetic flux sa bakal.

Suriin natin ang kalkulasyong ito sa pamamagitan ng formula na I ∙ ω = Hδ ∙ 2 ∙ δ + Hс ∙ lс.

Ang average na haba ng magnetic line ay: lav = 2 ∙ (7 + 15) = 44 cm = 0.44 m.

Ang intensity Hc sa B = 1 T (10000 Gs) ay tinutukoy mula sa magnetization curve:

Hc = 260 A / m. I ∙ ω = 0.8 ∙ B ∙ 2 + 2.6 ∙ 44 = 1.6 ∙ 10000 + 114.4 = 16114 Av.

Ang magnetizing force I ∙ ω = 16114 Av na lumilikha ng induction B = 1 T ay halos katumbas ng ibinigay na n. v. I ∙ ω = 16200 Av.

Ang kabuuang cross-sectional area ng core at cone ay: S = 6 ∙ 5 + 2 ∙ 5 ∙ 3 = 0.006 m2.

Ang electromagnet ay makakaakit ng singil na timbang F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 0.006 = 243.3 kg mula sa layo na 1 cm.

Dahil halos nawawala ang agwat ng hangin pagkatapos maakit ang armature, ang electromagnet ay makatiis ng mas malaking pagkarga. Sa kasong ito, ang buong n. c. Ang I ∙ ω ay ginugugol sa pagsasagawa ng magnetic flux lamang sa bakal, samakatuwid I ∙ ω = Hс ∙ lс; 16200 = Hs ∙ 44; Hc = 16200/44 = 368 A/cm = 36800 A/m.

Sa ganoong boltahe, ang bakal ay halos puspos at ang induction sa loob nito ay humigit-kumulang 2 T. Ang electromagnet ay umaakit sa armature na may puwersa F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 4 ∙ 0.006 = 973 kg.

4. Ang relay ng signal (blinker) ay binubuo ng isang nakabaluti electromagnet 1 na may isang bilog na core at isang balbula-type armature 2, na, pagkatapos ng pagbibigay ng kasalukuyang sa electromagnet, umaakit at naglalabas ng blinker 3, na nagbubukas ng signal digit (Fig. 4).

kanin. 4. Armor electromagnet

Ang lakas ng magnetizing ay I ∙ ω = 120 Av, ang air gap ay δ = 0.1 cm, at ang kabuuang cross-sectional area ng electromagnet ay S = 2 cm2. Tantyahin ang lakas ng paghila ng relay.

Ang inductance B ay tinutukoy ng sunud-sunod na pagtatantya gamit ang equation na I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Hayaan n. c. Ang Hc ∙ lc ay 15% I ∙ ω, ibig sabihin. 18 Av.

Pagkatapos ay ako ∙ ω-Hс ∙ lс = Hδ ∙ 2 ∙ δ; 120-18 = Hδ ∙ 0.2; Hδ = 102 / 0.2 = 510 A / cm = 51000 A / m.

Kaya't nakita namin ang induction B:

Hδ = 8 ∙ 10 ^ 5 V; B = Hδ / (8 ∙ 10 ^ 5) = 51000 / (8 ∙ 10 ^ 5) = 0.0637 T.

Pagkatapos palitan ang halaga B sa formula F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S, nakukuha natin ang:

F = 40550 ∙ 0.0637 ^ 2 ∙ 0.0002 = 0.0326 kg.

5. Ang DC brake solenoid (Fig. 5) ay may piston armature na may tapered stop. Ang distansya sa pagitan ng armature at core ay 4 cm. Ang working diameter (mga core na may pabilog na contact area) d = 50 mm. Ang armature ay hinila sa coil na may lakas na 50 kg. Ang haba ng gitnang linya ng force lav = 40 cm Tukuyin ang n. pp at ang coil current kung mayroong 3000 turns.

kanin. 5. DC brake solenoid

Ang lugar ng nagtatrabaho na seksyon ng electromagnet ay katumbas ng lugar ng isang bilog na may diameter d = 5 cm:

S = (π ∙ d ^ 2) / 4 = 3.14 / 4 ∙ 25 = 19.6 cm2.

Ang induction B na kinakailangan upang lumikha ng puwersa F = 50 kg ay matatagpuan mula sa equation F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

kung saan B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (50 / (40550 ∙ 0.00196)) = 0.795 T.

Magnetizing force I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ δ.

Tinutukoy namin ang lakas ng magnetizing para sa bakal Hc ∙ lc sa isang pinasimple na paraan, batay sa katotohanan na ito ay 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 Av.

Magnetizing current I = (I ∙ ω) / ω = 30000/3000 = 10 A.