Elektromagnety a ich aplikácie

Elektromagnet vytvára magnetické pole pomocou cievky prúdiacej elektrickým prúdom. Na zosilnenie tohto poľa a nasmerovanie magnetického toku pozdĺž špecifickej dráhy má väčšina elektromagnetov magnetický obvod vyrobený z mäkkej magnetickej ocele.

Aplikácia elektromagnetov

Elektromagnety sa tak rozšírili, že je ťažké pomenovať oblasť techniky, kde sa používajú v tej či onej forme. Nachádzajú sa v mnohých domácich spotrebičoch - elektrických holiacich strojčekoch, magnetofónoch, televízoroch atď. Zariadenia komunikačnej techniky – telefón, telegrafia a rádio – sú nemysliteľné bez ich použitia.

Elektromagnety sú neoddeliteľnou súčasťou elektrických strojov, mnohých priemyselných automatizačných zariadení, riadiacich a ochranných zariadení pre rôzne elektrické inštalácie. Rozvíjajúcou sa oblasťou použitia elektromagnetov sú lekárske zariadenia. Nakoniec sa na urýchľovanie elementárnych častíc v synchrofazotrónoch používajú obrie elektromagnety.

Hmotnosť elektromagnetov sa pohybuje od zlomkov gramu až po stovky ton a elektrická energia spotrebovaná počas ich prevádzky sa pohybuje od miliwattov až po desiatky tisíc kilowattov.

Špeciálnou oblasťou použitia elektromagnetov sú elektromagnetické mechanizmy. V nich sa používajú elektromagnety ako pohon na vykonanie potrebného translačného pohybu pracovného prvku, či už na jeho otáčanie o obmedzený uhol alebo na vytvorenie prídržnej sily.

Príkladom takýchto elektromagnetov sú trakčné elektromagnety určené na vykonávanie určitej práce pri pohybe určitých pracovných telies; elektromagnetické zámky; elektromagnetické spojky a brzdy a brzdové solenoidy; Elektromagnety ovládajúce kontaktné zariadenia v relé, stýkačoch, štartéroch, ističoch; zdvíhacie elektromagnety, vibračné elektromagnety a pod.

V mnohých zariadeniach sa spolu s elektromagnetmi alebo namiesto nich používajú permanentné magnety (napríklad magnetické dosky strojov na rezanie kovov, brzdy, magnetické zámky atď.).

Klasifikácia elektromagnetov

Elektromagnety sú veľmi rôznorodé v dizajne, ktoré sa líšia svojimi charakteristikami a parametrami, preto klasifikácia uľahčuje štúdium procesov, ktoré sa vyskytujú počas ich prevádzky.

Podľa spôsobu vytvárania magnetického toku a charakteru pôsobiacej magnetizačnej sily sa elektromagnety delia do troch skupín: neutrálne elektromagnety s jednosmerným prúdom, polarizované elektromagnety s jednosmerným prúdom a elektromagnety so striedavým prúdom.

Neutrálne elektromagnety

V neutrálnych jednosmerných elektromagnetoch sa pomocou permanentnej cievky vytvára pracovný magnetický tok.Pôsobenie elektromagnetu závisí len od veľkosti tohto toku a nezávisí od jeho smeru a teda od smeru prúdu v cievke elektromagnetu. Pri absencii prúdu je magnetický tok a sila príťažlivosti pôsobiaca na kotvu prakticky nulová.

Polarizované elektromagnety

Polarizované jednosmerné elektromagnety sa vyznačujú prítomnosťou dvoch nezávislých magnetických tokov: (polarizačný a pracovný. Polarizačný magnetický tok sa vo väčšine prípadov vytvára pomocou permanentných magnetov. Niekedy sa na tento účel používajú elektromagnety. Pracovný tok vzniká pri pôsobení magnetizačnej sily pracovnej alebo riadiacej cievky.Ak v nich nie je prúd, pôsobí na kotvu príťažlivá sila vytvorená polarizačným magnetickým tokom.Pôsobenie polarizovaného elektromagnetu závisí od veľkosti aj od smeru el. pracovný tok, teda smer prúdu v pracovnej cievke.

AC elektromagnety

V striedavých elektromagnetoch je cievka napájaná zdrojom striedavého prúdu. Magnetický tok vytvorený cievkou, ktorou prechádza striedavý prúd, sa periodicky mení vo veľkosti a smere (striedavý magnetický tok), v dôsledku čoho elektromagnetická sila príťažlivosti pulzuje od nuly do maxima s frekvenciou dvojnásobkom frekvencie napájania. prúd.

Pre trakčné elektromagnety je však zníženie elektromagnetickej sily pod určitú úroveň neprijateľné, pretože to vedie k vibráciám kotvy a v niektorých prípadoch k priamemu narušeniu normálnej prevádzky.Preto je pri trakčných elektromagnetoch pracujúcich so striedavým magnetickým tokom potrebné pristúpiť k opatreniam na zníženie hĺbky silového zvlnenia (napríklad použiť tieniacu cievku prekrývajúcu časť pólu elektromagnetu).

Okrem uvedených odrôd sú v súčasnosti rozšírené elektromagnety na korekciu prúdu, ktoré možno výkonovo pripísať elektromagnetom na striedavý prúd a svojimi vlastnosťami sú blízke elektromagnetom jednosmerného prúdu. Pretože stále existujú niektoré špecifické črty ich práce.

Podľa spôsobu zapnutia vinutia sa rozlišujú elektromagnety so sériovým a paralelným vinutím.

Sériové vinutia pracujúce pri danom prúde sa vyrábajú s malým počtom závitov na veľkej časti. Prúd prechádzajúci takouto cievkou prakticky nezávisí od jej parametrov, ale je určený charakteristikami spotrebiteľov zapojených do série s cievkou.

Paralelné vinutia pracujúce pri danom napätí majú spravidla veľmi veľký počet závitov a sú vyrobené z drôtu s malým prierezom.

Podľa povahy cievky sa elektromagnety delia na tie, ktoré pracujú v dlhom, periodickom a krátkodobom režime.

Pokiaľ ide o rýchlosť pôsobenia, elektromagnety môžu mať normálnu rýchlosť pôsobenia, rýchlo pôsobiace a pomaly pôsobiace. Toto rozdelenie je do istej miery svojvoľné a hlavne naznačuje, či boli prijaté špeciálne opatrenia na dosiahnutie požadovanej rýchlosti akcie.

Všetky vyššie uvedené charakteristiky zanechávajú stopy na konštrukčných charakteristikách elektromagnetov.

Zdvíhacie elektromagnety

Elektromagnetické zariadenie

Súčasne so všetkými rôznymi elektromagnetmi, s ktorými sa v praxi stretávame, pozostávajú z hlavných častí s rovnakým účelom. Zahŕňajú cievku s na nej umiestnenú magnetizačnú cievku (môže byť niekoľko cievok a niekoľko cievok), pevnú časť magnetického obvodu z feromagnetického materiálu (jarmo a jadro) a pohyblivú časť magnetického obvodu (kotvu). V niektorých prípadoch sa stacionárna časť magnetického obvodu skladá z niekoľkých častí (základňa, puzdro, príruby atď.). a)

Kotva je oddelená od zvyšku magnetického obvodu vzduchovými medzerami a je súčasťou elektromagnetu, ktorý vníma elektromagnetickú silu a prenáša ju na zodpovedajúce časti ovládaného mechanizmu.

Počet a tvar vzduchových medzier oddeľujúcich pohyblivú časť magnetického obvodu od stacionárnej závisí od konštrukcie elektromagnetu Vzduchové medzery, v ktorých sa vyskytuje užitočná sila, sa nazývajú robotníci; parazitárne sú vzduchové medzery, kde nepôsobí sila v smere možného pohybu kotvy.

Plochy pohyblivej alebo stacionárnej časti magnetického obvodu, ktoré obmedzujú pracovnú vzduchovú medzeru, sa nazývajú póly.

V závislosti od umiestnenia kotvy voči zvyšku elektromagnetu sa rozlišuje medzi vonkajšími atraktívnymi elektromagnetmi kotvy, elektromagnetmi zaťahovacej kotvy a vonkajšími priečne sa pohybujúcimi elektromagnetmi kotvy.

Charakteristickým znakom elektromagnetov s vonkajšou príťažlivou kotvou je vonkajšie umiestnenie kotvy vzhľadom na cievku. To je ovplyvnené najmä pracovným tokom prechádzajúcim z kotvy na koncovú stranu jadra.Pohyb kotvy môže byť rotačný (napríklad solenoid ventilu) alebo translačný. Zvodové prúdy (uzavierajúce sa okrem pracovnej medzery) v takýchto elektromagnetoch prakticky nevytvárajú ťažné sily, a preto majú tendenciu sa znižovať. Elektromagnety tejto skupiny môžu vyvinúť pomerne veľkú silu, ale zvyčajne sa používajú s relatívne malými zdvihmi kotvy.

Charakteristickým znakom elektromagnetov zaťahovacej kotvy je čiastočné umiestnenie kotvy do pôvodnej polohy vo vnútri cievky a jej ďalší pohyb v cievke počas prevádzky. Únikové toky z takýchto elektromagnetov, najmä s veľkými vzduchovými medzerami, vytvárajú určitú ťažnú silu, v dôsledku čoho sú užitočné najmä pri relatívne veľkých zdvihoch kotvy. Takéto elektromagnety môžu byť vyrobené s dorazom alebo bez neho a tvar povrchov tvoriacich pracovnú medzeru môže byť odlišný v závislosti od toho, aká trakčná charakteristika sa má dosiahnuť.

Najbežnejšie sú elektromagnety s plochými a zrezanými kužeľovými pólmi, ako aj elektromagnety bez obmedzovača. Ako vedenie pre kotvu sa najčastejšie používa trubica z nemagnetického materiálu, ktorá vytvára parazitnú medzeru medzi kotvou a hornou, stacionárnou časťou magnetického obvodu.

Solenoidy zaťahovacej kotvy môžu vyvinúť sily a majú rôzne zdvihy kotvy vo veľmi širokom rozsahu, vďaka čomu sú široko používané.

Elektromagnety V s vonkajšou priečne sa pohybujúcou kotvou kotvy sa pohybujú cez magnetické siločiary, pričom sa otáčajú o určitý obmedzený uhol.Takéto elektromagnety zvyčajne vyvíjajú relatívne malé sily, ale umožňujú vhodným prispôsobením tvaru pólu a kotvy dosiahnuť zmeny v trakčnej charakteristike a vysoký koeficient návratnosti.

V každej z troch uvedených skupín elektromagnetov zasa existuje množstvo konštrukčných variantov súvisiacich jednak s povahou prúdu pretekajúceho cievkou, jednak s potrebou zabezpečiť špecifikované charakteristiky a parametre elektromagnetov.

Prečítajte si tiež: O magnetickom poli, solenoidoch a elektromagnetoch