Сила тяги электромагнитов

Сила, с которой электромагнит притягивает ферромагнитные материалы, зависит от магнитного потока Ф или, что то же самое, от индукции B и площади сечения электромагнита S.

Сила тяги электромагнита определяется по формуле

F=40550B^2S,

где F – сила тяги электромагнита, кГ (сила измеряется также в ньютонах, 1 кГ =9,81 Н, или 1 Н =0,102 кГ); B – индукция, Тл; S – площадь сечения электромагнита, м2.

Примеры

1. Электромагнит крана представляет собой магнитную цепь (рис. 1). Какую подъемную силу имеет подковообразный электромагнит крана, если магнитная индукция B=1 Тл, а площадь сечения каждого полюса электромагнита S=0,02 м2 (рис. 1, б)? Влиянием зазора между электромагнитом и якорем пренебречь.

Рис. 1. Грузоподъемный электромагнит

F=40550B^2S; F=405501^220,02=1622 кГ.

2. Круглый электромагнит из литой стали имеет размеры, указанные на рис. 2, а и б. Подъемная сила электромагнита равна 3 Т. Определить площадь сечения сердечника электромагнита, н. с. и число витков катушки при намагничивающем токе I=0,5 А.

Рис. 2. Круглый электромагнит

Магнитный поток проходит по круглому внутреннему сердечнику и возвращается по цилиндрическому кожуху. Площади сечений сердечника Sс и кожуха Sк приблизительно одинаковы, поэтому и величины индукции в сердечнике и кожухе практически одинаковы:

Sс=(40^2)/4=(3,141600)/4=1256 см2 =0,1256 м2,

Sк=((72^2-60^2))/4=3,14/4(5184-3600)=1243,5 см2 =0,12435 м2;

S=Sс+Sк=0,24995 м2 0,25 м2.

Необходимую индукцию в электромагните определим по формуле F=40550B^2S,

откуда B=(F/(40550S))=(3000/(405500,25))=0,5475 Тл.

Напряженность при этой индукции находится по кривой намагничивания литой стали:

H=180 А/м.

Средняя длина силовой линии (рис. 2, б) lср=2(20+23)=86 см =0,86 м.

Намагничивающая сила I=Hlср=1800,86=154,8 Ав; I=(I)/I=154,8/0,5=310 А.

В действительности н. с, т. е. ток и число витков, должна быть во много раз больше, так как между электромагнитом и якорем неизбежен воздушный зазор, который сильно увеличивает магнитное сопротивление магнитной цепи. Поэтому при расчете электромагнитов необходимо учитывать воздушный зазор.

3. Катушка электромагнита для крана имеет 1350 витков, по ней течет ток I=12 А. Размеры электромагнита указаны на рис. 3. Какой груз поднимает электромагнит на расстоянии 1 см от якоря и какой груз он может удержать после притяжения?

Рис. 3. Катушка электромагнита

Большая часть н. с. I тратится на проведение магнитного потока через воздушный зазор: IH2.

Намагничивающая сила I=121350=16200 А.

Так как H=810^5B, то H2=810^5B0,02.

Отсюда 16200=810^5B0,02, т. е. B=1,012 Тл.

Принимаем, что индукция B=1 Тл, так как часть н. с. I тратится на проведение магнитного потока в стали.

Проверим этот расчет по формуле I=H2+Hсlс.

Средняя длина магнитной линии равна: lср=2(7+15)=44 см =0,44 м.

Напряженность Hс при B=1 Тл (1

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев