Процесс срабатывания электромагнита постоянного тока.

Для электромагнита с параллельно подключаемой к источнику питания катушкой справедливо уравнение (269), а именно:

.

До начала движения якоря и , , а зависимость имеет линейный характер. Следовательно, и уравнение (242) принимает вид:

. (281)

Решением этого уравнения будет:

или , (282)

где – установившееся значение тока в катушке; – постоянная времени при срабатывании.

Таким образом, при включении электромагнита на постоянное напряжение и при подвижном якоре, ток в катушке возрастает по экспоненциальному закону. По мере нарастания тока возрастает тяговое усилие в воздушном зазоре, действующее на якорь.

Пока ток мал и сила электромагнита меньше механической, якорь будет оставаться неподвижным (участок «оа» характеристики на рис. 117, а). Якорь начнет свое движение тогда, когда ток в катушке достигнет значения тока трогания i_тр,

. (283)

Отсюда, найдем время трогания

. (284)

Если I_у=I_н , то i_тр=I_нК_з, тогда,

. (285)

здесь – постоянная времени срабатывания электромагнита.

а б в

Рис. 117. Переходные процессы в электромагните

Время трогания увеличивается с увеличением индуктивности катушки и с уменьшением ее активного сопротивления.

Точка «а» на рис. 117, в, соответствует моменту, когда тяговое усилие превышает механическое противодействующее усилие и якорь начнет движение. Оно заканчивается в точке «b» в момент соприкосновения с сердечником. При движении якоря потокосцепление будет изменяться не только за счет изменения тока, но и за счет уменьшения воздушного зазора. Снижение тока при движении якоря определяется противоэлектродвижущей силой, так называемой ЭДС движения, которая возрастает с увеличением скорости движения якоря

. (286)

Так как , то ; (287)

здесь – скорость движения якоря.

Следовательно, . (288)

К концу движения якоря противо-ЭДС большая вследствие нарастания скорости и уменьшения зазора. При неподвижном якоре ток в катушке нарастал бы по пунктирной линии до установившегося значения I_у (рис. 117, а).

Индуктивность системы резко возрасла за счет уменьшения зазора и увеличения проводимости . Вследствие этого потокосцепление также возросло резко до момента соприкосновения якоря с сердечником и в дальнейшем, с ростом тока, меняется незначительно.

Поскольку при движении якоря во всех точках его пути ток в обмотке меньше установившегося значения, то и сила, развиваемая электромагнитом в динамике, значительно меньше чем в статике.