Generalized indicators of electromagnetic devices with levitation elements

Abstract

Для проектирования электромагнитных устройств с левитационными элемен-тами определены обобщенные показатели: значения тока в режимах тока и уси-лий, подъемная сила, рабочий ход, электромагнитное давление, время трогания, электромагнитная жесткость и грузоподъемность. Получены аналитические выражения для обобщенных показателей, которые содержат безразмерные ве-личины, что приводит к упрощению расчетов рассматриваемых показателей и созданию взаимосвязей параметров в явной форме. Введение. Электромагнитные устройства с левитационными элементами (ЭУЛЭ) со-вмещают в себе функции измерения, управления и стабилизации электрических и неэлектри-ческих величин 1-6; они относятся к слаботочным ЭУ. Разработаны электромагнитные устройства с левитационными элементами различных функциональных назначений: стабили-заторы переменного тока, датчики силы и давления, устройства для определения коротко-замкнутых витков в обмотках тороидальных трансформаторов и дросселей, устройство для стабилизации натяжения длинномерного материала, коммутационный аппарат переменного тока, управляемый исполнительный механизм для светолучевой пайки, натяжное устройство для намотки катушек и т.д. 2.ЭУЛЭ имеют простую конструкцию и обладают высокой стабильностью и точностью рабочих характеристик. На рис. 1 показаны прямая (а) и ступенчатая (б) магнитные системы с левитационными элементами. В состав ЭУ входят магнитопровод 1, обмотка возбуждения 2 и левитационный элемент 3. Обмотка возбуждения (ОВ) выполняется из нескольких секций и подключается к источнику переменного напряжения U 1 последовательно. Левитационный элемент изготавливается из алюминия в виде короткозамкнутой сплошной рамки или корот-козамкнутой обмотки из медных проводов (рис. 2, а, б и в соответственно). Магнитопровод собирается из Ш-образных электротехнических пластин.Постановка задачи. Физическое моделирование магнитного поля в рабочем воздуш-ном зазоре с показало, что при выполнении условий m a = b/a = 2…6 и m c = b/c = 2…6 магнит-ное поле в этом зазоре однородное и удельная магнитная проводимость  вдоль высоты зазо-ра магнитопровода не изменяется 5. Значение удельной магнитной проводимости рабочего воздушного зазора зависит от m a и m c и составляет (6…20)10 -6Гн/м. Как показывает анализ 1-6, несмотря на общий принцип работы, ЭУЛЭ по назначе-нию и массогабаритным характеристикам значительно отличаются друг от друга, что затруд-няет их проектирование. При этом требуется наличие ряда обобщенных показателей, отра-жающих основные технические характеристики и параметры ЭУ. Цель настоящей статьи -рас-чет и анализ этих показателей и разработка рекомендаций по проектированию 7-9.