Kekuatan traksi elektromagnet

Gaya elektromagnet menarik bahan feromagnetik bergantung pada fluks magnet F atau, ekuivalen, pada induksi B dan luas penampang elektromagnet S.

Gaya tekanan elektromagnet ditentukan oleh rumus

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

di mana F adalah gaya tekanan elektromagnet, kg (gaya juga diukur dalam newton, 1 kg = 9,81 N atau 1 N = 0,102 kg); B — induksi, T; S adalah luas penampang elektromagnet, m2.

Contoh dari

1. Elektromagnet faucet adalah sirkuit magnetik (Gbr. 1). Berapa gaya angkat elektromagnet derek tapal kuda, jika induksi magnetnya B = 1 T, dan luas penampang setiap kutub elektromagnet adalah S = 0,02 m2 (Gbr. 1, b)? Abaikan efek celah antara elektromagnet dan angker.

Beras. 1. Mengangkat elektromagnet

F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S; F = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 2 ∙ 0,02 = 1622 kg.

2. Elektromagnet baja melingkar memiliki dimensi yang ditunjukkan pada gambar. 2, a dan b. Gaya angkat elektromagnet adalah 3 T. Tentukan luas penampang inti elektromagnet, n. p. dan jumlah belitan kumparan pada arus magnetisasi I = 0,5 A.

Beras. 2. Putaran elektromagnet

Fluks magnet melewati inti dalam lingkaran dan kembali melalui tubuh silinder. Luas penampang inti Sc dan selubung Sk kira-kira sama, oleh karena itu nilai induksi pada inti dan selubung praktis sama:

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.

Induksi yang diperlukan dalam elektromagnet ditentukan oleh rumus F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

di mana B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (3000 / (40550 ∙ 0,25)) = 0,5475 T.

Tegangan pada induksi ini ditemukan pada kurva magnetisasi baja tuang:

H = 180 A/m.

Panjang rata-rata garis lapangan (Gbr. 2, b) lav = 2 ∙ (20 + 23) = 86 cm = 0,86 m.

Gaya magnet I ∙ ω = H ∙ lav = 180 ∙ 0,86 = 154,8 Av; I = (I ∙ ω) / I = 154,8 / 0,5 = 310 A.

Sebenarnya n. s, yaitu arus dan jumlah belokan, harus berkali-kali lebih besar, karena ada celah udara yang tak terelakkan antara elektromagnet dan angker, yang secara signifikan meningkatkan resistansi magnetik dari rangkaian magnetik. Oleh karena itu, celah udara harus diperhitungkan saat menghitung elektromagnet.

3. Kumparan elektromagnet untuk faucet memiliki 1350 putaran, arus I = 12 A mengalir melaluinya Dimensi elektromagnet ditunjukkan pada gambar. 3. Berapa berat yang diangkat elektromagnet pada jarak 1 cm dari jangkar dan berapa berat yang dapat ditahannya setelah gravitasi?

Beras. 3. Kumparan elektromagnetik

Sebagian besar N. dengan I ∙ ω dihabiskan untuk mengalirkan fluks magnet melalui celah udara: I ∙ ω≈Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Gaya magnet I ∙ ω = 12 ∙ 1350 = 16200 A.

Karena H ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B, maka Hδ ∙ 2 ∙ δ = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0,02.

Oleh karena itu, 16200 = 8 ∙ 10 ^ 5 ∙ B ∙ 0,02, yaitu B = 1,012T.

Kita asumsikan bahwa induksinya adalah B = 1 T, karena bagian dari n. c. I ∙ ω dihabiskan untuk menghantarkan fluks magnet pada baja.

Mari kita periksa perhitungan ini dengan rumus I ∙ ω = Hδ ∙ 2 ∙ δ + Hс ∙ lс.

Panjang rata-rata garis magnet adalah: lav = 2 ∙ (7 + 15) = 44 cm = 0,44 m.

Intensitas Hc pada B = 1 T (10000 Gs) ditentukan dari kurva magnetisasi:

Hc = 260 A / m.I ∙ ω = 0,8 ∙ B ∙ 2 + 2,6 ∙ 44 = 1,6 ∙ 10000 + 114,4 = 16114 Av.

Gaya magnetisasi I ∙ ω = 16114 Av menciptakan induksi B = 1 T praktis sama dengan n yang diberikan. v. I ∙ ω = 16200 Av.

Total luas penampang inti dan kerucut adalah: S = 6 ∙ 5 + 2 ∙ 5 ∙ 3 = 0,006 m2.

Elektromagnet akan menarik muatan seberat F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 1 ^ 2 ∙ 0,006 = 243,3 kg dari jarak 1 cm.

Karena celah udara praktis menghilang setelah angker ditarik, elektromagnet dapat menahan beban yang jauh lebih besar. Dalam hal ini, seluruh n. c. I ∙ ω dihabiskan untuk menghantarkan fluks magnet hanya pada baja, oleh karena itu I ∙ ω = Hс ∙ lс; 16200 = Hs ∙ 44; Hc = 16200/44 = 368 A/cm = 36800 A/m.

Pada tegangan seperti itu, baja praktis jenuh dan induksi di dalamnya kira-kira 2 T. Elektromagnet menarik armatur dengan gaya F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S = 40550 ∙ 4 ∙ 0,006 = 973 kg.

4. Relai sinyal (blinker) terdiri dari elektromagnet lapis baja 1 dengan inti bulat dan angker tipe katup 2, yang, setelah memasok arus ke elektromagnet, menarik dan melepaskan penutup mata 3, yang membuka digit sinyal (Gbr. 4).

Beras. 4. Elektromagnet lapis baja

Kekuatan magnetisasi adalah I ∙ ω = 120 Av, celah udara adalah δ = 0,1 cm, dan total luas penampang elektromagnet adalah S = 2 cm2. Perkirakan gaya tarik relai.

Induktansi B ditentukan dengan perkiraan berurutan menggunakan persamaan I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ 2 ∙ δ.

Biarkan n. c. Hc ∙ lc adalah 15% I ∙ ω, yaitu 18 Av.

Maka saya ∙ ω-Hс ∙ lс = Hδ ∙ 2 ∙ δ; 120-18 = Hδ ∙ 0,2; Hδ = 102 / 0,2 = 510 A / cm = 51000 A / m.

Oleh karena itu kami menemukan induksi B:

Hδ = 8 ∙ 10 ^ 5 V; B = Hδ / (8 ∙ 10 ^ 5) = 51000 / (8 ∙ 10 ^ 5) = 0,0637 T.

Setelah mengganti nilai B dalam rumus F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S, kita mendapatkan:

F = 40550 ∙ 0,0637 ^ 2 ∙ 0,0002 = 0,0326 kg.

5. Solenoid rem DC (Gbr. 5) memiliki angker piston dengan penghenti meruncing. Jarak antara armatur dan inti adalah 4 cm Diameter kerja (inti dengan bidang kontak melingkar) d = 50 mm. Angker ditarik ke dalam kumparan dengan gaya 50 kg. Panjang garis tengah gaya lav = 40 cm Tentukan n. pp. dan arus kumparan jika ada 3000 putaran.

Beras. 5. Solenoida rem DC

Luas penampang kerja elektromagnet sama dengan luas lingkaran dengan diameter d = 5 cm:

S = (π ∙ d ^ 2) / 4 = 3,14 / 4 ∙ 25 = 19,6 cm2.

Induksi B yang diperlukan untuk menghasilkan gaya F = 50 kg ditemukan dari persamaan F = 40550 ∙ B ^ 2 ∙ S,

di mana B = √ (F / (40550 ∙ S)) = √ (50 / (40550 ∙ 0,00196)) = 0,795 T.

Gaya magnet I ∙ ω = Hс ∙ lс + Hδ ∙ δ.

Kami menentukan kekuatan magnetisasi untuk baja Hc ∙ lc dengan cara yang disederhanakan, berdasarkan fakta bahwa 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.

Arus magnetisasi I = (I ∙ ω) / ω = 30000/3000 = 10 A.