ответы. ЭиЭА. Вопросы к экзамену по предмету Эиэа нагревание проводников постоянным и переменным током, поверхностный эффект, эффект близости
 Скачать 467.74 Kb.
|
|
:удерживающие – для удержания грузов или деталей, например, электромагнитные столы станков, грузоподъемные электромагниты; притягивающие – совершают механическую работу, притягивая свой якорь; · по способу включения: с параллельной катушкой – ток в катушке определяется параметрами самого электромагнита и напряжения сети; с последовательной катушкой – ток в катушке определяется параметрами устройств (машин, аппаратов), в цепь которых включена катушка; · по роду тока: постоянного тока, переменного тока; · по характеру движения якоря: поворотные – якорь совершает поворот относительно некоторой фиксированной точки (опоры) или оси; прямоходовые – якорь перемещается поступательно. Магнитные системы электромагнитов отличаются большим разнообразием форм конструктивных решений (рис.1), диапазоном развиваемых тяговых усилий и перемещений подвижных частей. Во многих руководствах электромагниты классифицируются по конструктивным признакам: плоские или цилиндрические, то есть имеющие прямоугольное П - или Ш - или Е – образное ярмо и прямоугольный якорь или цилиндрический корпус и якорь; короткоходовые или длинноходовые в зависимости от размера перемещений якоря по отношению к высоте обмотки возбуждения; с втяжным якорем, с внешним поперечно движущимся якорем, с комбинированным якорем; со стопом (ограничителем хода якоря) или со свободным выбегом якоря (бойка) для электромагнитов ударного действия и т.п. При прохождении тока по обмотке электромагнита возникает магнитный поток, который распространяется в пространстве по замкнутому контуру. В электромагнитах такие замкнутые контуры образуются ферромагнитными и неферромагнитными элементами их конструкций, и называются магнитными цепями. Магнитная цепь электромагнита состоит из магнитопровода и воздушных зазоров. Изменяющейся при движении якоря электромагнита зазор называется рабочим. Постоянные воздушные зазоры на пути магнитного потока являются паразитными или технологическими. Магнитный поток, замыкающийся через рабочий зазор, называется основным. Все остальные потоки, замыкающиеся вне рабочего зазора, представляют собой потоки рассеяния. Между уравнениями, определяющими электромагнитные процессы в магнитных и электрических цепях, имеется аналогия в записи уравнений, если принять следующие соответствия:  ,  ,  ,  ,где  - ЭДС источника электрической энергии, а F - намагничивающая (магнитодвижущая) сила; I – электрический ток, а Ф – магнитный поток; U – электрическое напряжение, а  - магнитное напряжение (падение напряжения); R –электрическое сопротивление, а  - магнитное сопротивление.27. Эл. магнитные механизмы аппаратов, эл. магниты переменного тока, к.з. виток магнитопровода электромагнита. При заданном потоке падение магнитного потенциала уменьшается с уменьшением магнитного сопротивления. Так как сопротивление обратно пропорционально магнитной проницаемости материала, при данном потоке магнитная проницаемость должна быть возможно выше. Это позволяет уменьшить н. с. катушки и мощность, необходимую для срабатывания электромагнита; уменьшаются размеры катушки, обмоточного окна и всего электромагнита. Уменьшение н. с. катушки при прочих неизменных параметрах уменьшает температуру обмотки. Вторым важным параметром материала является индукция насыщения. Сила, развиваемая электромагнитом, пропорциональна квадрату индукции. Поэтому чем больше величина допустимой индукции, тем больше величина развиваемой силы при тех же размерах. После того как катушка электромагнита обесточивается, в системе существует остаточный поток, который определяется коэрцитивной силой материала и проводимостью рабочего зазора. Остаточный поток может привести к залипанию якоря. Во избежание этого явления требуется, чтобы материал обладал низкой коэрцитивной силой (малой шириной петли гистерезиса). Существенными требованиями являются низкая стоимость материала и его технологичность. В электромагнитах переменного тока для компенсации активных потерь в стали приходится затрачивать дополнительную энергию. Это приводит к увеличению намагничивающего тока в катушке аппарата. В связи с этим материалы, используемые для электромагнитов переменного тока, должны иметь малые потери на вихревые токи и гистерезис. Сердечники для таких электромагнитов делаются шихтованными, причем чем выше частота тока, тем меньше должна быть толщина листа. Пластины магнитопровода изготавливаются из листовой стали штамповкой. Для быстродействующих электромагнитов постоянного тока также применяются шихтованные сердечники, так как при этом уменьшаются вихревые токи, дающие замедление нарастания потока. Наряду с указанными свойствами магнитные характеристики материалов должны быть стабильны (не меняться от температуры, времени, механических ударов). 28. Воздушный выключатель с магнитным дутьем для ячеек КСО лектромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуществом их перед другими типами выключателей. Выключатели этого типа выпускают на напряжение 6—10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА. В этих выключателях дуга горит в воздухе при атмосферном давлении и гасится магнитным дутьем. Дуга при помощи магнитного дутья быстро удлиняется настолько, что напряжение на ней становится выше напряжения сети, и она гаснет. Магнитное дутье создается электромагнитом, катушка которого включается последовательно в контур дуги. Важным элементом выключателя является камера гашения, которая способствует растягиванию и охлаждению дуги. Большое значение для надежной работы электромагнитного выключателя имеет материал стенок камеры гашения. Этот материал должен обладать большой теплоемкостью и жаростойкостью. В настоящее время для этой цели используют жаростойкую керамику. Хорошие результаты дала керамика с небольшим содержанием циркония. На выхлопной части камеры гашения обычно устанавливается деионизатор, представляющий собой гребенчатую решетку из изолированных друг от друга металлических пластин. Горячие ионизированные газы, выбрасываемые из камеры, попадают в решетку и, охлаждаясь, денонсируются там, ограничивая зону ионизации над верхним срезом камеры. Кроме того, деионизатор демпфирует звуки выхлопа при работе камеры. Выключатели серии ВЭ на различные токи отключения отличаются размерами дугогасительных камер. При малых отключаемых токах значение электродинамической силы, затягивающей дугу в камеру, недостаточно и для перемещения дуги используются воздушные поршневые устройства. Большим преимуществом электромагнитных выключателей является их полная взрыво- и пожаробезопасность. Также к достоинствам можно отнести малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений/ отключений, относительно высокая отключающая способность. Большие размеры камеры гашения в этих выключателях ограничивают их применение на высоких напряжениях (выше 15 кВ). У нас в стране электромагнитные выключатели выпускаются на номинальные напряжения 6 и 10 кВ с номинальной мощностью отключения 200 и 400 MBA. Эти выключатели используются главным образом в установках собственных нужд электрических станций и для коммутации косинусных конденсаторных батарей. Также к недостаткам можно отнести сложность конструкции дугогасительной камеры, ограниченный предел номинального напряжения, ограниченная пригодность для наружной установки. 29. Герметичные контакты (герконы), конструкция, достоинства, недостатки. Для повышения надёжности работы различных устройств вместо реле применяют геркон. Это электромеханический прибор, который имеет два устойчивых состояния — открытое (для протекания электрического тока) и закрытое. Кроме того, такие устройства часто применяются при построении охранных систем, датчиков присутствия магнитного поля. Их используют в авиа- и автомобильном строении. При этом существует несколько типов приборов, отличающихся контактными группами. В термине «геркон» уже заложен принцип его конструкции. Это слово образовано из трёх начальных букв каждого из двух слов — «герметичность» и «контакт», что подчёркивает как его функциональность, так и назначение. Ведь работающий геркон на размыкание или замыкание — это, по сути, соединяющее устройство, представляющее собой контактную пару или группу, помещённую в герметичную колбу. Конструкция геркона бывает, что такой прибор называют герконовым шаром из-за похожести на него, хотя, конечно, это далеко не так. Конструктивно устройство представляет собой стеклянную оболочку вытянутой формы, герметично запаянную с двух сторон. В середине колбы создаются условия, приближённые к вакууму, при этом в некоторых устройствах внутренний объём заполняется инертным газом, например, чистый азот или его смесь с водородом. Использование газа помогает защитить контакты от обгорания. Контакты же помещаются внутрь колбы. К ним припаиваются выводы, выходящие наружу прибора. В качестве материала для изготовления контактных групп используют ферромагнетик, например, сталь, никель с напылением стойкого металла — родия или рутения. Применение герконов, конечно же, не так широко распространено, как, например, электромеханических реле, но всё же, они не являются дефицитными деталями. Поэтому остро вопрос, где же взять геркон, среди радиолюбителей не стоит. К несомненным преимуществам размыкающих герконов, впрочем, как и замыкающих, относится: высокая надёжность — она превышает показатели обычных реле использующих открытые контакты почти в 100 раз; быстродействие — скорость срабатывания по сравнению с электромеханическими реле может быть быстрее в два-три раза; отсутствие шума; гальваническая развязка — их последовательное подключение в линию позволяет создать электрическую развязку управляющих и коммутируемых цепей; возможность коммутировать даже слабые по уровню сигналы; небольшой размер; долговечность — устройство способно совершить миллиарды включений, что обусловлено отсутствием трения; способность их работать без источника электроэнергии. Благодаря своим свойствам герконы нашли применение в разнообразных датчиках позиционирования, измерительных приборах (велосипедный спидометр), в автоматических подъёмниках, выключателях, ноутбуках (регистрируют открытие и закрытие крышки) и даже в компьютерных клавиатурах. Но, несмотря на это, герконы также имеют недостатки. Главный из них — хрупкость, из-за неё приборы нельзя использовать в местах сильной вибрации. Кроме этого, в результате износа площадок контакты могут «залипать», а в случае больших токов (нагрева) самопроизвольно размыкаться. |