比例电磁铁工作原理
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比例电磁铁概述比例电磁铁作为电液比例控制元件的电一机械转换器件,其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位移。
比例电磁铁推力大、结构简单,对油质要求不高,维护方便,成本低廉,衔铁腔可做成耐高压结构,是电液比例控制技术中应用最广泛的电一机械转换器。
比例电磁铁的特性及工作可靠性,对电液比例控制系统和元件具有十分重要的影响,是电液比例控制技术关键部件之一。
电液比例控制技术对比例电磁铁提出了一定的要求,主要有:1)水平的位移一力特性,即在比例电磁铁有效工作行程内,当线圈电流一定时,其输出力保持恒定。
2)稳态电流一力特性具有良好的线性度,较小的死区及滞回。
3)阶跃响应快,频响高。
比例电磁铁的结构和工作原理虽然目前国内外市场中比例电磁铁的品种繁多,但其基本的结构和原理大体相同。
图1所示即为一典型的耐高压比例电磁铁的基本结构。
图1 比例电磁铁结构图图2比例电磁铁力-位移特性图由图1可知,典型的耐高压比例电磁铁主要由导套、衔铁、外壳、极靴、线圈、推杆等组成。
导套前后两段为导磁材料,中间则用一段非导磁材料(隔磁环)焊接。
导套具有足够的耐压强度(约可承受35MPa的静压力)。
导套前段和极靴组合,形成带锥型端部的盆型极靴,其相对尺寸决定了比例电磁铁稳态特性曲线的形状。
导套和壳体之间配置同心螺线管式控制线圈。
衔铁的前端装有推杆,用以输出力或位移;后端装有弹簧和调节螺钉组成的调零机构,可以在一定范围内对比例电磁铁特性曲线进行调整。
比例电磁铁一般为湿式直流控制,与普通直流电磁铁相比,由于结构上的特殊设计,使之形成特殊的磁路,从而使它获得基本的吸力特性,即水平的位移一力特性,与普通直流电磁铁的吸力特性有着本质区别。
比例电磁铁的磁路,在工作气隙附近被分成两部分Φ1和Φ2,如图3(a)所示。
其中,一条磁路中Φ1由前端盖盆型极靴底部,沿轴向工作气隙,进入衔铁,穿过导套后段和导磁外壳回到前端盖极靴,产生轴向推力(端面力)F1;而另一磁路Φ2经盆型极靴锥形周边(导套前段),径向穿过工作气隙进入衔铁,而后与Φ1汇合,产生轴向附加力F2。
比例电磁阀的工作原理
比例电磁阀是一种在一个固定的位置上改变控制电流大小的元件,可以控制执行机构的运动速度。
它的基本工作原理是:当电磁阀通电时,电磁力把阀芯向下推,阀芯在弹簧力的作用下打开,阀口被打开,电磁阀通电,液压油从油口流出来;当电磁阀断电时,电磁力把阀芯向上推,阀芯在弹簧力的作用下关闭,液压油从油口流出。
比例电磁阀主要由阀体、线圈、弹簧、密封圈及接头等组成。
工作时,通电后的电磁阀在弹簧力的作用下打开或关闭;断电后电磁阀又被电磁力推动打开或关闭。
当执行机构运动时,电磁铁中的线圈通电流,产生磁场使活塞上下移动;当活塞移动到行程开关所指位置时,电磁铁失去磁场而使弹簧力解除,活塞自动回到原来位置;当活塞回到行程开关所指位置时电磁铁又通电,使线圈通电流产生磁场使活塞又被上推或下推。
如此反复动作。
比例电磁阀具有结构简单、使用方便、成本低等优点。
目前在工业生产中应用较多,一般常用于液压系统中的调压、节流和换向等控制元件。
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比例电磁铁
比例电磁铁是一种能够按照一定的比例来产生电磁力的装置。
这种类型的电磁铁通常由绕组、铁芯和电源组成。
绕组是一个由导线制成的线圈,通常绕在一个铁芯上。
当电流通过绕组时,会产生一个磁场。
磁场的强度与电流的大小成正比。
铁芯的作用是增强磁场的强度。
铁芯通常由铁制成,因为铁具有较高的磁导率,能够有效地集中和增强磁场。
电源提供了电流给绕组,从而产生磁场。
电源可以是直流电源或交流电源,具体取决于应用需求。
比例电磁铁的原理是根据安培定律,电流通过绕组时会产生一个磁场,磁场与电流的关系为磁场强度等于电流乘以绕组的匝数。
因此,通过控制电流的大小和绕组的匝数,可以实现按照一定比例来产生电磁力。
比例电磁铁在工业和科学研究领域有广泛的应用。
例如,它可以用于控制和调节机械系统的运动,如电磁阀、电磁刹车等。
此外,比例电磁铁还可以用于制造精密仪器和设备,如电流表、磁力计等。
一、比例电磁铁产生一个与输入变量成比例的力或位移输出液压阀以这些输出变量力或位移作为输入信号就可成比例地输出流量或压力这些成比例输出的流量或压力输出对于液压执行机构或机器动作单元而言意味着不仅可进行方向控制而且可进行速度和压力的无级调控─同时执行机构运行的加速或减速也实现了无级可调如流量在某一时间段内的连续性变化等。
二、比例电磁铁必须具有水平吸力特性,即在工作区内,其输出力的大小只与电流有关,与衔铁位移关,若电磁铁的吸力不显水平特性,弹簧曲线与电磁力曲线族只有有限的几个交点,这意味着不能进行有效的位移控制.在工作范围内,不与弹簧曲线相交的各电磁力曲线中,对应的电流在弹簧曲线以下,不会引起衔铁位移;在弹簧曲线以上时,若输出这样的电流,电磁力将超过弹簧力,将衔铁一直拉到极限位置为止。
相反,若电磁铁具有水平特性,那么在同样的弹簧曲线下,将与电磁力曲线族产生许多交点。
在这些交点上,弹簧力与电磁力相等,就是说,逐渐加大输入电流时,衔铁能连续地停留在各个位置上。
三、比例阀,又称电液比例阀,是一种介于通断控制与伺服控制之间的新型电液控制元件。
是根据电信号连续的、按比例地控制液压系统中的压力、流量、方向,并可以防止液压冲击。
由于其结构设计、工艺性能、使用价格都介于通断控制元件和伺服控制之间,近年来得到广泛应用。
控制原理:当电信号输入其电磁系统中,便会产生与电流成比例的电磁推力,该推力控制相应元件和阀芯,导致阀芯平衡系统调定的压力,使系统压力与电信号成比例。
如输入电信号按比例或一定程序变化,则系统各参数也随着变化.比例阀一般采用两端承压面积不等的差径活塞结构。
工作原理如图12-9所示,比例阀不工作时,差径活塞2在弹簧3的作用下处于上极限位置。
此时阀门1保持开启,因而在输入控制压力P1与输出压力P2从零同步增长的初始阶段,总是P1=P2.但是压力P1的作用面积为A1=π(D2-d2)/4,压力阀的作用面积为A2=πd2/4,因而A2〉A1,故活塞上方液压作用力大于活塞下方液压作用力.在P1、P2同步增长过程中当活塞上、下两端液压作用之差超过弹簧3的预紧力时,活塞便开始下移。
比例电磁阀工作原理
比例电磁阀是一种通过改变电磁铁的输入电流来控制阀门的开度的装置。
它通过电磁铁的磁场作用于阀门,使阀门的开度与电磁铁的输入电流成正比。
具体工作原理如下:
1. 电磁铁:比例电磁阀的核心部件是电磁铁,它由线圈和铁芯组成。
当通过线圈通入电流时,电流在线圈中产生磁场,磁场作用于铁芯上,使铁芯受到吸引力或排斥力。
2. 阀门结构:比例电磁阀通常具有一个阀芯和阀座,阀芯可以根据磁场的变化来调整与阀座之间的间隙,从而控制流体的流量。
3. 控制电路:比例电磁阀的控制电路通过改变输入电流的大小来调整电磁铁的磁场强度。
根据电流的变化,电磁铁的磁场强度也随之变化,进而改变阀门的开度。
4. 反馈信号:为了保证阀门开度与输入电流之间的精确关系,比例电磁阀通常还配备有反馈传感器。
该传感器可以实时监测阀门的开度,并将阀门开度的反馈信号发送给控制电路,以进行调整。
总体上,比例电磁阀通过电磁铁的磁场作用于阀门,通过控制电路调整电磁铁的输入电流来改变阀门的开度,从而实现对流体流量的精确控制。
通过反馈传感器,可以实时监测和调整阀门的开度,以满足不同工况下的需求。
比例电磁铁前面多次提到过在比例阀中占很重要地位的驱动控制部分――将电信号转换为位移信号的电-机械转换器。
那么此节将对它作一个详细的介绍。
液压控制系统中最主要的被控参数是压力与流量,而控制上述两个参数的最基本手段是对流阻进行控制。
一种控制流阻的技术途径是直接的电液转换。
它是利用一种对电信号有粘性敏感的流体介质一电粘性液压油,实现电液粘度转换,从而达到控制流阻、实现对系统的压力和流量控制的目的。
显然,这种流阻控制方式更为简便,它无需电-机转换元件。
但是目前这种技术还未达到实用阶段和要求。
目前生产技术上能实现的可控流阻结构形式是通过电-机械转换器实现间接的电-液转换。
将输入的电信号转换成机械量。
这种电-机械转换器是电液比例阀的关键组件之一,它的作用是把经过放大后的输入信号电流成比例的转换成机械量。
根据控制的对象或液压参数的不同,这个力或者传给压力阀的一根弹簧,对它进行预压缩,或者输出的力、力矩与弹簧力相比较,产生一个与电流成比例的小位移或转角,操纵阀芯动作,从而改变可控流阻的液阻。
可见,电一机转换器是电液比例阀的驱动装置。
它的静态,动态特性对整个比例阀的设计和性能起着重要的作用。
电-机械转换器分类a. 按其作用原理和磁系统的特征分,主要有:电磁式、感应式、电动力式、电磁铁式、永磁式、极化式;动圈式、动铁式;直流、交流。
b. 按其结构形式和性能分,主要有:开关型电磁铁、比例电磁铁、动圈式马达、力矩马达、步进电动机等。
比例电磁铁本设计属于电液比例阀一大类,顾名思义其应用的电-机械转换器应是比例电磁铁。
比例电磁铁的功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成力或位移。
比例电磁铁推力大,结构简单,对油液清洁度要求不高,维护方便,成本低,衔铁腔可做成耐高压结构,是电液比例控制元件中广泛应用的电-机械转换器件。
比例电磁铁的特性及工作可靠性,对电液比例控制系统和元件的性能具有十分重要的影响,是电液比例控制系统的关键部件之一。
比例电磁铁imageimage简介比例电磁铁是一种通过电流在导线中产生磁场的装置。
它由一个螺线管或电磁铁芯以及通电的导线组成。
当电流通过导线时,会产生一个磁场,这个磁场在比例电磁铁中被放大。
比例电磁铁被广泛应用于各种领域,如科学研究、工业制造、教学实验等。
它具有可控性强、重量轻、安装简便等特点,因此在实践中得到了广泛应用。
原理比例电磁铁的工作原理基于法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中有一个变化的磁场时,会产生感应电动势,从而导致电流的变化。
而安培环路定理则描述了电流会产生一个磁场。
比例电磁铁利用这两个定律,通过导线中的电流产生磁场,并在电磁铁内放大。
导线中的电流通过线圈产生的磁场可以叠加产生更强大的磁场。
结构比例电磁铁通常由以下几部分组成:1.螺线管/电磁铁芯:螺线管是由绕在芯上的导线组成,电磁铁芯则是填充在螺线管内部的材料,如铁、镍等。
它们的作用是集中磁场,增强磁场强度。
2.导线:导线通过通电产生电流,进而产生磁场。
通常使用铜线或铝线作为导线。
3.电源:电源为比例电磁铁提供电流。
可以是直流电源或交流电源,具体选择根据实际需求而定。
4.支架/固定装置:用于支撑和固定比例电磁铁,确保其稳定运行。
应用比例电磁铁在各个领域都有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1.科学研究:比例电磁铁可用于物理实验或磁场研究。
例如,在研究磁场对物体的影响时,可以使用比例电磁铁模拟不同强度的磁场。
2.工业制造:比例电磁铁在工业制造中被用作电磁吸盘、电磁制动器、电磁驱动器等设备的核心组件。
通过控制比例电磁铁的电流,可以实现对设备的精准控制。
3.教学实验:比例电磁铁是物理实验教学中常用的实验装置之一。
学生可以通过实际操作来理解电流、磁场与力的相互作用关系。
4.医疗设备:比例电磁铁广泛应用于医疗设备中,如磁共振成像(MRI)设备。
通过控制比例电磁铁的磁场强度和方向,可以对人体进行高清晰度的成像。
电磁铁的工作原理
电磁铁的工作原理是利用电流通过导线时产生的磁场来产生吸力。
当电流通过导线时,导线上的电子运动形成了环绕导线的磁场。
这个磁场可以吸引磁性物体,如铁或钢等。
电磁铁主要由以下组成部分构成:导线、电源和磁性材料。
当电流通过导线时,电流激活了导线中的电子,使得电子开始运动。
这些运动的电子形成了环绕导线的磁场。
根据安培定律,电流通过导线时产生的磁场的大小与电流的大小成正比。
因此,电流越大,磁场也越强。
在电磁铁中,磁性材料通常是铁或钢。
这些材料具有强磁性,可以吸引磁场。
当电流通过导线时,产生的磁场会传导到磁性材料中,使其磁化。
这样,磁性材料就具有了自身的磁场。
由于电磁铁中的磁场是由电流产生的,因此可以通过控制电流的大小和方向来控制磁场的强度和方向。
当电磁铁中的磁场与其他磁性物体相互作用时,就会产生吸引力。
这种吸引力是
由于磁性物体在电磁铁的磁场中感受到的力。
通过控制电流的开关,可以控制电磁铁的工作状态。
当电流通路断开时,电磁铁失去了产生磁场的能力,吸引力消失。
而当通电时,电磁铁重新产生磁场,吸引力再次出现。
电磁铁具有很广泛的应用,例如在电机中用于产生转动力矩、电磁吸盘中用于固定物体、电磁炉中用于加热等。
1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。
其工作原理是:磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合,并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。
图1 比例电磁铁的结构动子由两种不同的材料组成,中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔),左边的推杆导磁,右边的推杆非导磁。
动子由油布轴承支承,推杆用以输出力。
为了动子可以左右运动,在左端右挡板,在右端装有弹簧组成的调零机构。
导套前后两段由导磁材料制成,中间用一段非导磁材料—隔磁环。
导套前段和极靴组合,形成带锥形端部的盆形极靴,导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。
外壳采用导磁材料,以形成磁回路。
本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。
图2 隔磁环(焊铜)在一定的位移范围内,动子的输出力为一准恒定值。
根据电磁铁基本工作原理,在动子运动过程中,磁阻会越来越小,动子受力越来越大,不会出现输出力恒定的情况,为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力,电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。
当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时,在线圈电流控制磁势左右下,形成两条磁路,一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁,穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴,产生轴向力1a F ;另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边(导套前段)径向穿过工作气隙,再进入衔铁,而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ,二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。
图3 比例电磁铁的磁路分布1φ产生的端面力为:2φ产生的轴向附加力为:图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布2. 比例电磁铁的工作过程对工作中的电磁铁来说,在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置,但实际上由于存在电感和动子质量,或负载的原因,使得动子的运动过程变得复杂。
电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2,t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程,在此过程中衔铁尚未运动,这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间,取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小;进入t2阶段后,吸力大于预紧力,衔铁开始运动,电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小,使线圈电感逐渐增大并产生反电势,它与线圈自感电势一起,共同阻止线圈电流的增长,致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大,反而有减小趋势,直到衔铁闭合,工作气隙不再变化,反电势为零,电流按新的指数曲线上升至稳态电流。
电磁铁原理
电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置,它在现代科技中有着广泛的应用。
电
磁铁的原理是基于电流在导体中产生磁场的现象,通过控制电流的大小和方向,可以控制电磁铁的磁场强度和方向。
本文将介绍电磁铁的原理以及其在实际中的应用。
首先,电磁铁的原理是基于安培环路定律和右手螺旋定则。
当电流通过导体时,会在导体周围产生一个闭合的磁场,其方向可以通过右手螺旋定则确定。
这一原理是电磁铁能够产生磁场的基础。
其次,电磁铁的磁场强度与电流的大小成正比,与导体的匝数成正比,与导体
的长度成正比。
这意味着通过控制电流的大小、导体的匝数和长度,可以控制电磁铁的磁场强度。
这一特性使得电磁铁可以根据需要调节磁场强度,具有很大的灵活性。
另外,电磁铁的磁场方向可以通过改变电流的方向或改变导体的布置来实现。
这使得电磁铁可以在不同的场合应用,比如电磁铁可以用来制作电磁吸盘,通过控制电流的方向来控制吸盘的吸附和释放。
除此之外,电磁铁还可以用来制作电磁马达,通过改变电流的方向和大小来控
制电磁铁的磁场,从而实现电磁马达的转动。
这一原理被广泛应用在各种电动设备中,比如电动汽车、电动工具等。
总的来说,电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置,其原理基于安培环路定律
和右手螺旋定则。
通过控制电流的大小和方向,可以控制电磁铁的磁场强度和方向,从而实现各种实际应用,比如电磁吸盘、电磁马达等。
电磁铁在现代科技中有着广泛的应用,其原理也为我们理解电磁现象提供了重要的参考。
比例电磁阀的控制原理电磁阀是一种重要的控制元件,以半导体、低压磁电路和绝缘技术结合而成,可控制液体、气体和蒸汽的流动,应用广泛。
比例电磁阀(Proportional solenoid valve)是一种具有完全比例控制功能的电磁阀。
通过改变可变电压,电磁阀可在连续可调范围内改变控制输出。
比例电磁阀的控制原理是:比例电磁阀的控制电源输入为可变电压Vin,比例电磁阀的控制元件是电磁铁,它的外壳由磁铁绕组、磁芯和橡胶软管组成,铁芯由磁芯材料制成,磁芯由具有一定磁密度的材料制成,磁铁在特定的恒定电压Vc下搅动、拉动、放电,当Vin变化时,磁铁的磁通度也会随之发生变化,从而影响磁铁的磁力,磁力的变化会影响比例电磁阀的控制输出,从而达到完全比例控制的目的。
比例电磁阀的可变电压Vin的变化,会引起磁铁的磁力的变化,并影响比例电磁阀的控制输出。
它的控制输出由磁铁的磁力发挥作用。
当磁铁的磁力增强时,磁铁会向上移动,从而使比例电磁阀的控制输出增大;当磁铁的磁力减弱时,磁铁会向下移动,从而使比例电磁阀的控制输出减小。
比例电磁阀具有良好的控制精度,它可以控制精度高达0.1%~2.0%,同时,它还具有优良的热稳定性和阻尼特性,使它的调节过程更加稳定可靠。
此外,比例电磁阀的控制电源也有一定的要求,因为可变电压Vin必须稳定,电压不能发生剧烈的变化,从而影响比例电磁阀的控制输出。
到此,我们已经了解了比例电磁阀的控制原理。
比例电磁阀的控制电压Vin的变化,会引起磁铁的磁力变化,影响比例电磁阀的控制输出,从而达到完全比例控制的目的。
比例电磁阀具有良好的控制精度,并且具有优良的热稳定性和阻尼特性,使它的调节过程更加稳定可靠。
总而言之,比例电磁阀是一种功能强大、控制精度高、稳定可靠的控制元件,它可以充分发挥调节精度,对于一些要求控制准确性较高的运动控制系统,可以带来完美的控制效果。
高频响比例电磁铁与比例电磁铁随着科技的不断进步,电磁铁在现代工业生产中扮演着非常重要的角色。
在电磁控制系统中,高频响比例电磁铁和比例电磁铁是两种常见的类型。
它们各自具有不同的特点和应用场景,本文将从结构、工作原理和应用领域等方面对这两种电磁铁进行详细的介绍。
一、高频响比例电磁铁1. 高频响比例电磁铁的结构高频响比例电磁铁通常由电磁铁线圈、铁芯和外壳组成。
电磁铁线圈是由绝缘导线绕成的,其表面覆有绝缘层以防止导线间短路。
铁芯是电磁铁的主要磁路部件,它能够增强磁场的强度和方向。
外壳则用于固定电磁铁的各个部件,起到保护和散热的作用。
2. 高频响比例电磁铁的工作原理当高频电流通过电磁铁线圈时,会在铁芯中产生磁场。
这个磁场的强度和方向可以通过控制电流的频率和幅值来调节。
当电磁铁线圈中的电流突然中断时,铁芯中的磁场也会突然消失,这就会产生一个瞬时的感应电动势。
这种瞬时感应电动势会产生一个瞬时的磁场,从而在外部产生一个瞬时的磁力。
3. 高频响比例电磁铁的应用领域高频响比例电磁铁多用于高频电磁感应、电磁传感器和电磁阀等领域。
由于其响应速度快、动态响应范围广,因此在需要快速响应和精准控制的领域中得到广泛的应用。
二、比例电磁铁1. 比例电磁铁的结构比例电磁铁通常由电磁铁线圈、铁芯、阀芯和外壳组成。
电磁铁线圈和铁芯的结构和高频响比例电磁铁类似,不同的是比例电磁铁还配备了阀芯。
阀芯是比例电磁铁的核心部件,其结构复杂,内部精密的组件数量多,用于控制介质的流通。
2. 比例电磁铁的工作原理比例电磁铁通过控制电磁铁线圈的电流大小和方向,使阀芯能够实现连续的流量控制。
当电流改变时,阀芯的位置也会随之改变,从而改变介质的流通。
比例电磁铁能够根据输入的控制信号来调节介质的流量,实现精准的流量控制。
3. 比例电磁铁的应用领域比例电磁铁广泛应用于液压系统、气动系统和流体控制系统等领域。
由于其能够实现精准的流量控制,因此在需要精密控制流体介质的系统中得到了广泛的应用。
典型比例电磁铁工作原理典型比例电磁铁是一种常用的电磁设备,其工作原理基于电流通过线圈时会产生磁场的特性。
本文将介绍典型比例电磁铁的工作原理以及其应用。
典型比例电磁铁由一个线圈和一个铁芯组成。
线圈是由绕制在绝缘材料上的导线组成,而铁芯则是由磁性材料制成。
当通过线圈的电流改变时,会产生一个磁场,这个磁场会对铁芯产生吸引力或排斥力,从而使铁芯发生运动。
典型比例电磁铁的工作原理可以分为两个部分来解释。
首先是电磁铁的吸引力原理。
当通过线圈的电流增加时,线圈周围的磁场也增强,这个磁场会对铁芯产生吸引力,使铁芯向线圈移动。
相反,当通过线圈的电流减小时,磁场减弱,吸引力也减小,铁芯则会离开线圈。
其次是电磁铁的排斥力原理。
当通过线圈的电流方向改变时,线圈周围的磁场也会改变方向,这个改变的磁场会对铁芯产生排斥力,使铁芯远离线圈。
当线圈的电流方向再次改变时,磁场方向也再次改变,而这次的改变会使得铁芯再次向线圈移动。
典型比例电磁铁可以通过改变线圈中的电流大小和方向来控制铁芯的位置。
通过调整电流的大小和方向,可以使铁芯停留在任意位置,从而实现对铁芯位置的控制。
这种控制能力使得典型比例电磁铁在许多领域得到应用。
典型比例电磁铁广泛应用于自动控制系统中。
例如,在工业生产中,典型比例电磁铁可以用于控制阀门的开关,通过改变线圈中的电流大小和方向来控制阀门的位置和流量。
在汽车工业中,典型比例电磁铁可以用于控制喷油嘴的开关,通过调节电流来控制燃油的喷射量。
此外,典型比例电磁铁还可以用于电磁刹车系统、电磁离合器等自动控制系统中。
典型比例电磁铁的工作原理基于电流通过线圈时产生磁场的特性。
通过改变线圈中电流的大小和方向,可以控制铁芯的位置。
典型比例电磁铁在自动控制系统中得到广泛应用,如阀门控制、喷油嘴控制等。
通过了解和应用典型比例电磁铁的工作原理,可以更好地理解和使用这一重要的电磁设备。
比例电磁阀工作原理
比例电磁阀是一种通过控制电流大小来调节阀门开度的电磁阀,它在工业自动
化控制系统中起着非常重要的作用。
比例电磁阀的工作原理主要包括电磁铁、阀芯、阀座和流体控制部分。
首先,比例电磁阀的电磁铁是其核心部件,它通过控制电流大小来产生磁场,
进而控制阀芯的运动。
当电流通过电磁铁时,会在电磁铁的磁路中产生磁场,这个磁场的大小和方向会影响阀芯的位置,进而控制阀门的开度。
其次,阀芯和阀座是比例电磁阀中至关重要的部件,它们通过相对运动来改变
阀门的开度。
当电磁铁产生磁场时,会使阀芯受到磁力的作用而运动,从而改变阀门的开度。
而阀座则起着固定阀芯位置和密封的作用,确保阀门在不同开度下能够正常工作。
最后,比例电磁阀的流体控制部分是通过阀门的开度来控制流体的流量。
当电
磁铁调节阀门的开度时,流体的流量也会随之改变,实现了对流体的精准控制。
总的来说,比例电磁阀通过控制电磁铁的磁场来调节阀门的开度,进而控制流
体的流量。
它在工业自动化控制系统中具有广泛的应用,能够实现对流体的精准控制,为工业生产提供了便利。
在实际应用中,比例电磁阀的工作原理需要与控制系统紧密配合,通过对电流
大小的调节来实现对阀门开度的精准控制。
同时,还需要考虑流体的性质和工作环境的要求,选择合适的比例电磁阀型号和参数,以确保系统的稳定运行和高效工作。
综上所述,比例电磁阀是一种通过控制电流大小来调节阀门开度的电磁阀,其
工作原理主要包括电磁铁、阀芯、阀座和流体控制部分。
它在工业自动化控制系统中具有重要作用,能够实现对流体的精准控制,为工业生产提供了便利。
比例电磁铁
前面多次提到过在比例阀中占很重要地位的驱动控制部分――将电信号转换为位移信号的电- 机械转换器。
那么此节将对它作一个详细的介绍。
液压控制系统中最主要的被控参数是压力与流量,而控制上述两个参数的最基本手段是对流阻进行控制。
一种控制流阻的技术途径是直接的电液转换。
它是利用一种对电信号有粘性敏感的流体介质一电粘性液压油,实现电液粘度转换,从而达到控制流阻、实现对系统的压力和流量控制的目的。
显然,这种流阻控制方式更为简便,它无需电-机转换元件。
但是目前这种技术还未达到实用阶段和要求。
目前生产技术上能实现的可控流阻结构形式是通过电-机械转换器实现间接的电-液转换。
将输入的电信号转换成机械量。
这种电-机械转换器是电液比例阀的关键组件之一,它的作用是把经过放大后的输入信号电流成比例的转换成机械量。
根据控制的对象或液压参数的不同,这个力或者传给压力阀的一根弹簧,对它进行预压缩,或者输出的力、力矩与弹簧力相比较,产生一个与电流成比例的小位移或转角,操纵阀芯动作,从而改变可控流阻的液阻。
可见,电一机转换器是电液比例阀的驱动装置。
它的静态,动态特性对整个比例阀的设计和性能起着重要的作用。
电- 机械转换器分类
a. 按其作用原理和磁系统的特征分,主要有:电磁式、感应式、电动力式、电磁铁式、永磁式、极化式;动圈式、动铁式;直流、交流。
b. 按其结构形式和性能分,主要有:开关型电磁铁、比例电磁铁、动圈式马达、力矩马达、步进电动机等。
比例电磁铁
本设计属于电液比例阀一大类,顾名思义其应用的电- 机械转换器应是比例电磁铁。
比例电磁铁的功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成力或位移。
比例电磁铁推力大,结构简单,对油液清洁度要求不高,维护方便,成本低,衔铁腔可做成耐高压结构,是电液比例控制元件中广泛应用的电- 机械转换器件。
比例电磁铁的特性及工作可靠性,对电液比例控制系统和元件的性能具有十分重要的影响,是电液比例控制系统的关键部件之一。
比例电磁铁的分类
比例电磁铁的类型按照工作原理主要分为如下几类:
(1)力控制型
这类电磁铁的行程短, 输出力与输入电流成正比, 常用在比例阀的先导控制级上;
(2)行程控制型
由力控制型加负载弹簧共同组成, 电磁铁输出的力先通过弹簧转换成输出位移, 输出位移与输入电流成正比, 工作行程达3mm, 线性好, 可以用在直控式比例
阀上;
(3)位置调节型
衔铁的位置由传感器检测后, 发出一个阀内反馈信号, 在阀内进行比较后重新调节衔铁的位置。
在阀内形成闭环控制, 精度高, 衔铁的位置与力无关。
精度高的比例阀如德国的博世、意大利的阿托斯等都采用这种结构。
比例电磁铁应满足的要求
(1) 具有水平吸力特性,即输出的机械力与电信号大小成比例,与衔铁位移无关,能把电气信号按比例地、连续地转换成机械力输出给液压阀;
(2) 有足够的输出力和行程,结构紧凑,体积小;
(3) 线性好,死区小,灵敏度高;
(4) 动态性能好,响应速度快;
(5) 比例阀在长期工作中,其温升不得超过要求。
在允许温升下能稳定工作;
(6) 能承受液压系统的高压,抗干扰性好;
对于以上这些要求,很多情况下难以同时得到满足,这时应根据具体应用场合加以考虑。
对某些应用场合,可能输出的有效作用力及行程最为重要。
比例电磁铁的结构
比例电磁铁结构如上图,它由线圈、衔铁、推杆、外壳等组成。
当有信号输入线圈时, 线圈内磁场对衔铁产生作用力, 衔铁在磁场中按信号电流的大小和方向成比例、连续地运动, 再通过固连在一起的销钉带动推杆运动, 从而控制滑阀阀芯的运动。
比例电磁铁的位移-力特性
比例电磁铁是一种湿式直电磁铁,普通电磁换向阀所用电磁铁只要求有吸合和断开两个位置,并且为了增加电磁吸引力,磁路中几乎没有气隙,而比例电磁铁根据电磁原理,在结构上进行特殊设计, 使之形成特殊的磁路(这种磁路在衔铁的工作位置上磁路中必须保证一定的气隙),以获得基本的吸力特性,即水平的位移-力特性,能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与衔铁的位移无关,而与输入电信号(电流) 的大小成比例。
这个水平力再连续地控制液压阀阀芯的位置,进而实现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。
由于比例电磁铁可以在不同的电流下得到不同的力(或行程) , 因此可以无级地改变压力、流量。
其原理见下图:
比例电磁铁的特性
比例电磁铁位移-力特性的实现原理
比例电磁铁的磁路在工作气隙附近被分为两个部分,其中的一部分沿轴向穿过工作气隙进入极靴,产生端面力Fm1;而另一部分穿过径向间隙进入导套前端,产生轴向附加力Fm2。
两者的综合就得到了比例电磁铁的水平位移-力特性。
该特殊形式磁路的形成,主要是由于采用了隔磁环节结构,构成了一个带锥形周边的盆形极靴。
比例电磁铁电流-力特性
由于本设计中用的比例电磁铁是力控制型,这种比例电磁铁的衔铁工作在有效行程区域内时,改变控制线圈的电流,可调节输出电磁力的大小。
由于在比例放大器中设置了电流负反馈环节,在电流设定值恒定不变时,即使磁阻变化,也可使电磁力保持不变。
下图为相应的电流-力特性曲线。
图比例电磁铁的电流-力特性曲线
对比例阀的性能指标的分析
静态性能指标
(1)滞环电液比例阀的输入电流在正负额定值之间作一次往复循环时,同一输出
值(压力或流量)对应的输入电流存在差值△I。
通常规定差值中的最大值与额定电流的百分比为电液比例阀的滞环误差。
滞环误差越小,电液比例阀静态性能越好,一般允许最大滞环误差为7%。
(2)线性范围及线性度为了保证电液比例阀输出的流量或压力与输入的电流成正比变化,一般将压力――电流、流量――电流的工作范围取在特性曲线的近似直线部分,这个工作范围称为电液比例阀的线性范围。
线性度是指线性范围内特性曲线与直线的最大位移相对于额定输入电流的百分比。
选择电液比例阀时,应选线性范围宽及线性度小的阀。
(3)分辨率电液比例阀输出的流量或压力发生微小变化(△Q或 p)时,所需要的输入电流的最小变化量与额定输入电流的百分比称为分辨率。
分辨率小,静态性能好,但分辨率不能过小,否则会使阀的工作不稳定。
(4)重复精度在某一压力或流量下重复输入电流,多次输入电流的最大差值与额定输入电流的百分比称为重复精度。
重复精度越小阀的性能越好。
动态性能指标
(1)阶跃响应当给定的输入电流为阶跃信号时,输出的压力或流量达到稳定状态所需的时间称为阶跃时间,它的大小反映了比例阀动作的灵敏度。
阶跃时间一般应小于0.45s。
所谓稳定状态系指输出信号大于调定值的98%的工况。
(2)频率响应当加入频率为ω的正弦扰动时,在稳定状态下输出和输入的复数比值关系称为频率响应。
电液比例阀的频率响应定义在增益为-3db、滞后相位角为-45°处,该处的频率越高,阀的性能越好。
国产阀一般为4Hz
结论
电液比例控制技术是一门起步较晚,但发展极为迅速、应用已相当广泛的机电液一体化综合技术。
今天,电液比例控制技术以其一系列优点在工业中应用已经相当普遍,在新系统设计和旧设备改造中正成为用户的重要选择方案,对提高企业的技术专装备水平和设备的自动化程度,发挥了极为重要的作用。
电液比例控制技术一个发展趋势是与电液伺服技术技术的密切结合,产生所谓的电液比例伺服技术。
当今工业界的一个极为重要的发展趋势是机、电、液一体化,相应的机电液一体化技术将体现到一个国家的综合国力水平,甚至关系到国防实力,各国如果没有认清这一趋势,不予以高度重视,将在这一领域内迅速落伍,并可能在未来的综合国力较量中落于下风。