基于虚拟仪器的高速电磁开关阀动态特性研究

2011-07-20 13:46:31来源: 互联网 关键字:电磁阀  虚拟仪器  Labview
0 引言
    高速电磁阀可用于水、空气和中性气体以及其他与电磁阀材质相适宜的气体、液体的开关控制,已广泛应用于航空、航天、汽车等领域,作为电-气结合的纽带,其动态性能对整个系统的性能有着重大影响,因此有必要对它的工作原理及控制方法进行深入研究。
    虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用,具有性能高、扩展性强、开发时间短、出色的集成等优势。
    本文基于虚拟仪器技术对电磁阀的动态特性进行了测试,为电磁阀结构的改进提供了依据。

1 电磁开关阀基本结构和原理
1.1 电磁阀内部结构
    一般的电磁阀其结构由线圈、弹簧、衔铁和阀杆组合、阀座以及进气口、出气口和排气口组成,其基本结构如图1所示。

a.JPG


1.2 工作原理
    给线圈通电后,衔铁和阀杆组合向左运动,阀杆组合左锥面和左阀座接触并密封,进气口和出气口连通,线圈断电后,衔铁向右运动,右锥面和右阀座密封,排气口和出气口连通。对电磁阀的工作原理进行分解,有以下几个过程。给线圈加激励电压U。加电压后线圈中产生电流(i0),由于线圈为感性元件,因此,b.jpg,式中,L为线圈电感值。根据电磁感应定律,变化的电场产生磁场,因此线圈内部会产生磁场(设磁感应强度为B),磁场方向如图1中绿线所示。
    (1)衔铁开始运动
    由于磁场的存在,衔铁的受力情况如图1所示。衔铁所受合力为:F合=Fc-Fk,式中:Fc为通电线圈产生的磁场对衔铁的吸力(其大小和线圈激励电压、匝数、电阻以及磁导率有关);Fk为弹簧对衔铁的推力(和弹簧强度有关);当磁场强度增加到足以克服弹簧的推力时,即Fc>Fk时,衔铁开始向Fc方向运动。

    (2)线圈中产生感应电流
    衔铁的运动使通过线圈的磁通量增加,根据楞次定律,通过回路面积的磁通量增加会产生感应电流,感应电流所产生的磁通量将抵消原来磁通量的增加,因此可判断感应电流的方向和原电流方向相反。根据感应电动势计算公式,可得到线圈上产生的感应电动势为:
    c.jpg
    (N:线圈的匝数;S:线圈的横截面积;B:磁感应强度(由于衔铁运动,导致线圈内磁通量发生变化,如果衔铁运动位移相同,则dB为常数)),因此,感应电流为d.jpg,线圈上的总电流为:e.jpg,从上式可知,衔铁开始运动后,电流呈减小趋势。

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编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0720/article_3015.html
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