Elektromagneti in njihova uporaba

Elektromagnet ustvari magnetno polje s pomočjo tuljave, v katero teče električni tok. Za ojačanje tega polja in usmerjanje magnetnega toka po določeni poti ima večina elektromagnetov magnetno vezje iz mehkega magnetnega jekla.

Uporaba elektromagnetov

Elektromagneti so postali tako razširjeni, da je težko poimenovati področje tehnologije, kjer bi se v takšni ali drugačni obliki uporabljali. Najdemo jih v številnih gospodinjskih aparatih - električnih brivnikih, magnetofonih, televizorjih itd. Naprave komunikacijske tehnologije – telefonija, telegrafija in radio – so nepredstavljive brez njihove uporabe.

Elektromagneti so sestavni del električnih strojev, številnih naprav za industrijsko avtomatizacijo, krmilne in zaščitne opreme za različne električne inštalacije. Razvijajoče se področje uporabe elektromagnetov je medicinska oprema. Končno se velikanski elektromagneti uporabljajo za pospeševanje osnovnih delcev v sinhrofazotronih.

Teža elektromagnetov se giblje od delcev grama do stotin ton, porabljena električna energija med njihovim delovanjem pa od milivatov do več deset tisoč kilovatov.

Posebno področje uporabe elektromagnetov so elektromagnetni mehanizmi. V njih se elektromagneti uporabljajo kot pogon za izvajanje potrebnega translacijskega gibanja delovnega elementa, bodisi za vrtenje pod omejenim kotom bodisi za ustvarjanje zadrževalne sile.

Primer takih elektromagnetov so vlečni elektromagneti, namenjeni opravljanju določenega dela pri premikanju določenih delovnih teles; elektromagnetne ključavnice; elektromagnetne sklopke in zavore ter zavorni solenoidi; elektromagneti, ki aktivirajo kontaktne naprave v relejih, kontaktorjih, zaganjalnikih, odklopnikih; dvižni elektromagneti, vibrirajoči elektromagneti itd.

V številnih napravah se poleg elektromagnetov ali namesto njih uporabljajo trajni magneti (na primer magnetne plošče strojev za rezanje kovin, zavore, magnetne ključavnice itd.).

Razvrstitev elektromagnetov

Elektromagneti so zelo raznoliki po zasnovi, ki se razlikujejo po svojih značilnostih in parametrih, zato klasifikacija olajša preučevanje procesov, ki se pojavljajo med njihovim delovanjem.

Glede na način ustvarjanja magnetnega toka in naravo delujoče sile magnetiziranja so elektromagneti razdeljeni v tri skupine: nevtralni elektromagneti z enosmernim tokom, polarizirani elektromagneti z enosmernim tokom in elektromagneti z izmeničnim tokom.

Nevtralni elektromagneti

V nevtralnih enosmernih elektromagnetih se delovni magnetni tok ustvari s pomočjo trajne tuljave.Delovanje elektromagneta je odvisno samo od velikosti tega fluksa in ni odvisno od njegove smeri in torej od smeri toka v tuljavi elektromagneta. V odsotnosti toka sta magnetni pretok in sila privlačnosti, ki delujeta na armaturo, praktično nič.

Polarizirani elektromagneti

Za polarizirane enosmerne elektromagnete je značilna prisotnost dveh neodvisnih magnetnih tokov: (polarizacijski in delovni. Polarizacijski magnetni tok se v večini primerov ustvari s pomočjo trajnih magnetov. Včasih se za ta namen uporabljajo elektromagneti. Delovni tok nastane pod delovanjem sile magnetiziranja delovne ali krmilne tuljave.Če v njih ni toka, deluje na kotvo privlačna sila, ki jo ustvari polarizacijski magnetni tok.Delovanje polariziranega elektromagneta je odvisno tako od velikosti kot od smeri delovni tok, to je smer toka v delovni tuljavi.

AC elektromagneti

Pri elektromagnetih z izmeničnim tokom se tuljava napaja iz vira izmeničnega toka. Magnetni tok, ki ga ustvarja tuljava, skozi katero teče izmenični tok, se periodično spreminja v velikosti in smeri (izmenični magnetni tok), zaradi česar elektromagnetna sila privlačnosti pulzira od nič do maksimuma s frekvenco, ki je dvakrat večja od frekvence napajanja. trenutno.

Vendar pa je za vlečne elektromagnete zmanjšanje elektromagnetne sile pod določeno raven nesprejemljivo, saj to vodi do vibracij armature in v nekaterih primerih do neposredne motnje normalnega delovanja.Zato je treba pri vlečnih elektromagnetih, ki delujejo z izmeničnim magnetnim tokom, uporabiti ukrepe za zmanjšanje globine valovanja sile (na primer uporabiti zaščitno tuljavo, ki pokriva del elektromagnetnega pola).

Poleg naštetih sort so trenutno razširjeni elektromagneti za korekcijo toka, ki jih po moči lahko pripišemo elektromagnetom za izmenični tok in so po svojih značilnostih blizu elektromagnetom za enosmerni tok. Ker še vedno obstajajo nekatere posebnosti njihovega dela.

Glede na način vklopa navitja ločimo elektromagnete s serijskim in vzporednim navitjem.

Serijska navitja, ki delujejo pri danem toku, so izdelana z majhnim številom obratov na velikem odseku. Tok, ki teče skozi takšno tuljavo, praktično ni odvisen od njegovih parametrov, temveč ga določajo značilnosti porabnikov, ki so zaporedno povezani s tuljavo.

Vzporedna navitja, ki delujejo pri dani napetosti, imajo praviloma zelo veliko število obratov in so izdelana iz žice z majhnim prečnim prerezom.

Po naravi tuljave so elektromagneti razdeljeni na tiste, ki delujejo v dolgih, periodičnih in kratkotrajnih načinih.

Po hitrosti delovanja so lahko elektromagneti normalne hitrosti delovanja, hitro delujoči in počasi delujoči. Ta delitev je nekoliko poljubna in pove predvsem, ali so bili sprejeti posebni ukrepi za doseganje zahtevane hitrosti ukrepanja.

Vse zgoraj navedene značilnosti pustijo pečat na konstrukcijskih značilnostih elektromagnetov.

Dvižni elektromagneti

Elektromagnetna naprava

Hkrati so z vso raznolikostjo elektromagnetov, ki jih srečamo v praksi, sestavljeni iz glavnih delov z istim namenom. Vključujejo tuljavo z magnetno tuljavo, ki se nahaja na njej (lahko je več tuljav in več tuljav), fiksni del magnetnega vezja iz feromagnetnega materiala (jarem in jedro) in premični del magnetnega vezja (armatura). V nekaterih primerih je stacionarni del magnetnega vezja sestavljen iz več delov (osnova, ohišje, prirobnice itd.). a)

Armatura je ločena od preostalega magnetnega tokokroga z zračnimi režami in je del elektromagneta, ki zaznava elektromagnetno silo in jo prenaša na ustrezne dele aktiviranega mehanizma.

Število in oblika zračnih rež, ki ločujejo gibljivi del magnetnega kroga od mirujočega, sta odvisna od konstrukcije elektromagneta.Zračne reže, kjer se pojavi uporabna sila, imenujemo delavci; zračne reže, kjer ni sile v smeri možnega gibanja sidra, so parazitske.

Površine gibljivega ali mirujočega dela magnetnega kroga, ki omejujejo delovno zračno režo, imenujemo poli.

Glede na lokacijo armature glede na preostali del elektromagneta ločimo zunanje privlačne armaturne elektromagnete, zložljive armaturne elektromagnete in zunanje prečno gibljive armaturne elektromagnete.

Značilnost elektromagnetov z zunanjo privlačno armaturo je zunanja lokacija armature glede na tuljavo. Na to v glavnem vpliva tok dela, ki poteka od armature do končne strani jedra.Gibanje armature je lahko rotacijsko (na primer ventilski solenoid) ali translacijsko. Uhajajoči tokovi (zapiranje poleg delovne reže) v takih elektromagnetih praktično ne ustvarjajo vlečnih sil, zato se nagibajo k zmanjšanju. Elektromagneti te skupine lahko razvijejo precej veliko silo, vendar se običajno uporabljajo z relativno majhnimi gibi armature.

Posebnost elektromagnetov izvlečne armature je delna postavitev armature v začetni položaj znotraj tuljave in njeno nadaljnje premikanje v tuljavi med delovanjem. Uhajajoči tokovi iz takšnih elektromagnetov, zlasti pri velikih zračnih režah, ustvarjajo določeno vlečno silo, zaradi česar so uporabni predvsem pri relativno velikih hodih armature. Takšni elektromagneti so lahko izdelani z omejevalnikom ali brez njega, oblika površin, ki tvorijo delovno režo, pa je lahko različna glede na to, kakšno vlečno karakteristiko želimo doseči.

Najpogostejši so elektromagneti z ravnimi in prisekanimi stožčastimi poli ter elektromagneti brez omejevalnika. Kot vodilo za armaturo se najpogosteje uporablja cev iz nemagnetnega materiala, ki ustvarja parazitno režo med armaturo in zgornjim, mirujočim delom magnetnega kroga.

Izvlečni armaturni solenoidi lahko razvijejo sile in imajo armaturne gibe, ki se spreminjajo v zelo širokem razponu, zaradi česar se pogosto uporabljajo.

V elektromagneti z zunanjo prečno gibljivo armaturo armatura se premika skozi magnetne silnice, ki se vrtijo pod določenim omejenim kotom.Takšni elektromagneti običajno razvijejo razmeroma majhne sile, vendar omogočajo, da z ustreznim usklajevanjem oblik pola in armature dosežejo spremembe v vlečni karakteristiki in visok koeficient povratka.

V vsaki od treh navedenih skupin elektromagnetov pa obstaja več konstrukcijskih vrst, povezanih tako z naravo toka, ki teče skozi tuljavo, kot s potrebo po zagotavljanju določenih lastnosti in parametrov elektromagnetov.

Preberite tudi: O magnetnem polju, solenoidih in elektromagnetih