Elektromagnēti un to pielietojums

Elektromagnēts rada magnētisko lauku, izmantojot spoli, ko straumē ar elektrisko strāvu. Lai pastiprinātu šo lauku un novirzītu magnētisko plūsmu pa noteiktu ceļu, lielākajai daļai elektromagnētu ir magnētiskā ķēde, kas izgatavota no viegla magnētiska tērauda.

Elektromagnētu pielietojums

Elektromagnēti ir kļuvuši tik plaši izplatīti, ka ir grūti nosaukt tehnoloģiju jomu, kurā tie tiek izmantoti vienā vai otrā veidā. Tie ir atrodami daudzās sadzīves ierīcēs — elektriskajos skuvekļos, magnetofonos, televizoros utt. Sakaru tehnoloģiju ierīces — telefonija, telegrāfs un radio — nav iedomājamas bez to izmantošanas.

Elektromagnēti ir neatņemama elektrisko mašīnu sastāvdaļa, daudzas rūpnieciskās automatizācijas ierīces, vadības un aizsardzības iekārtas dažādām elektroinstalācijām. Attīstoša elektromagnētu pielietojuma joma ir medicīnas aprīkojums. Visbeidzot, milzu elektromagnēti tiek izmantoti, lai paātrinātu elementārdaļiņas sinhrofazotronos.

Elektromagnētu svars svārstās no grama daļām līdz simtiem tonnu, un to darbības laikā patērētā elektriskā enerģija svārstās no milivatiem līdz desmitiem tūkstošu kilovatu.

Īpaša elektromagnētu pielietojuma joma ir elektromagnētiskie mehānismi. Tajos elektromagnēti tiek izmantoti kā piedziņa, lai veiktu nepieciešamo darba elementa translācijas kustību, lai vai nu pagrieztu to ierobežotā leņķī, vai radītu turēšanas spēku.

Šādu elektromagnētu piemērs ir vilces elektromagnēti, kas paredzēti noteikta darba veikšanai, pārvietojot noteiktus darba ķermeņus; elektromagnētiskās slēdzenes; elektromagnētiskie sajūgi un bremzes un bremžu solenoīdi; elektromagnētu iedarbināšanas kontaktierīces relejos, kontaktoros, starteros, slēdžos; pacelšanas elektromagnēti, vibrējoši elektromagnēti utt.

Vairākās ierīcēs kopā ar elektromagnētiem vai to vietā tiek izmantoti pastāvīgie magnēti (piemēram, metāla griešanas mašīnu magnētiskās plāksnes, bremzes, magnētiskās slēdzenes utt.).

Elektromagnētu klasifikācija

Elektromagnēti ir ļoti daudzveidīgi pēc konstrukcijas, kas atšķiras pēc to īpašībām un parametriem, tāpēc klasifikācija atvieglo to darbības laikā notiekošo procesu izpēti.

Atkarībā no magnētiskās plūsmas radīšanas metodes un iedarbojošā magnetizējošā spēka rakstura elektromagnēti tiek iedalīti trīs grupās: neitrālie elektromagnēti ar līdzstrāvu, polarizētie elektromagnēti ar līdzstrāvu un elektromagnēti ar maiņstrāvu.

Neitrālie elektromagnēti

Neitrālos līdzstrāvas elektromagnētos ar pastāvīgas spoles palīdzību tiek izveidota darba magnētiskā plūsma.Elektromagnēta darbība ir atkarīga tikai no šīs plūsmas lieluma un nav atkarīga no tā virziena un līdz ar to arī no strāvas virziena elektromagnēta spolē. Ja nav strāvas, magnētiskā plūsma un pievilkšanās spēks, kas iedarbojas uz armatūru, ir praktiski nulle.

Polarizēti elektromagnēti

Polarizētos līdzstrāvas elektromagnētus raksturo divu neatkarīgu magnētisko plūsmu klātbūtne: (polarizējošā un darba. Polarizējošā magnētiskā plūsma vairumā gadījumu tiek radīta ar pastāvīgo magnētu palīdzību. Dažkārt šim nolūkam izmanto elektromagnētus. Darba plūsma rodas zem darbības. darba vai vadības spoles magnetizējošā spēka.Ja tajās nav strāvas, tad uz enkuru iedarbojas polarizējošās magnētiskās plūsmas radītais pievilcības spēks.Polarizēta elektromagnēta darbība ir atkarīga gan no spoles lieluma, gan virziena. darba plūsma, tas ir, strāvas virziens darba spolē.

Maiņstrāvas elektromagnēti

Maiņstrāvas elektromagnētos spole tiek darbināta ar maiņstrāvas avotu. Spoles radītā magnētiskā plūsma, caur kuru iet maiņstrāva, periodiski mainās pēc lieluma un virziena (mainīgā magnētiskā plūsma), kā rezultātā elektromagnētiskais pievilkšanas spēks pulsē no nulles līdz maksimumam ar frekvenci, kas divreiz pārsniedz barošanas frekvenci. strāva.

Tomēr vilces elektromagnētiem elektromagnētiskā spēka samazināšana zem noteikta līmeņa ir nepieņemama, jo tas izraisa armatūras vibrācijas un dažos gadījumos tiešus normālas darbības traucējumus.Tāpēc vilces elektromagnētos, kas darbojas ar mainīgu magnētisko plūsmu, ir nepieciešams veikt pasākumus, lai samazinātu spēka pulsācijas dziļumu (piemēram, izmantot ekranēšanas spoli, kas pārklāj daļu no elektromagnēta pola).

Papildus uzskaitītajām šķirnēm šobrīd plaši izplatīti ir strāvas korekcijas elektromagnēti, kurus jaudas ziņā var attiecināt uz maiņstrāvas elektromagnētiem un pēc to īpašībām tie ir tuvi līdzstrāvas elektromagnētiem. Jo viņu darbā joprojām ir dažas specifiskas iezīmes.

Atkarībā no tinuma ieslēgšanas veida izšķir elektromagnētus ar virknes un paralēliem tinumiem.

Sērijas tinumi, kas darbojas ar noteiktu strāvu, tiek izgatavoti ar nelielu apgriezienu skaitu lielā sekcijā. Strāva, kas iet caur šādu spoli, praktiski nav atkarīga no tās parametriem, bet to nosaka virknē ar spoli savienoto patērētāju īpašības.

Paralēlajiem tinumiem, kas darbojas ar noteiktu spriegumu, parasti ir ļoti liels apgriezienu skaits, un tie ir izgatavoti no stieples ar mazu šķērsgriezumu.

Pēc spoles rakstura elektromagnēti tiek sadalīti tādos, kas darbojas ilgā, periodiskā un īstermiņa režīmā.

Darbības ātruma ziņā elektromagnēti var būt normāla darbības ātruma, ātras un lēnas darbības. Šis dalījums ir zināmā mērā patvaļīgs un galvenokārt norāda, vai ir veikti īpaši pasākumi, lai sasniegtu nepieciešamo darbības ātrumu.

Visi iepriekš minētie raksturlielumi atstāj savu zīmi elektromagnētu konstrukcijas raksturlielumos.

Pacelšanas elektromagnēti

Elektromagnētiskā ierīce

Tajā pašā laikā, ņemot vērā praksē sastopamo elektromagnētu dažādību, tie sastāv no galvenajām daļām ar tādu pašu mērķi. Tajos ietilpst spole ar magnetizēšanas spoli, kas atrodas uz tās (var būt vairākas spoles un vairākas spoles), fiksēta magnētiskās ķēdes daļa, kas izgatavota no feromagnētiska materiāla (jūgs un serde), un magnētiskās ķēdes kustīgā daļa (armatūra). Dažos gadījumos magnētiskās ķēdes stacionārā daļa sastāv no vairākām daļām (pamatne, korpuss, atloki utt.). a)

Armatūra ir atdalīta no pārējās magnētiskās ķēdes ar gaisa spraugām un ir daļa no elektromagnēta, kas, uztverot elektromagnētisko spēku, pārnes to uz attiecīgajām iedarbinātā mehānisma daļām.

Gaisa spraugu skaits un forma, kas atdala magnētiskās ķēdes kustīgo daļu no stacionārās, ir atkarīgas no elektromagnēta konstrukcijas Gaisa spraugas, kurās rodas lietderīgs spēks, sauc par strādniekiem; gaisa spraugas, kurās nav spēka enkura iespējamās kustības virzienā, ir parazitāras.

Magnētiskās ķēdes kustīgās vai stacionārās daļas virsmas, kas ierobežo darba gaisa spraugu, sauc par poliem.

Atkarībā no armatūras atrašanās vietas attiecībā pret pārējo elektromagnētu tiek izšķirti ārēji pievilcīgi armatūras elektromagnēti, ievelkamas enkura elektromagnēti un ārējie šķērsvirzienā kustīgie armatūras elektromagnēti.

Elektromagnētu ar ārējo pievilcīgo enkuru raksturīga iezīme ir armatūras ārējā atrašanās vieta attiecībā pret spoli. To galvenokārt ietekmē darba plūsma, kas iet no armatūras uz serdes gala pusi.Armatūras kustība var būt rotācijas (piemēram, vārsta solenoīda) vai translācijas. Noplūdes strāvas (aizveroties papildus darba spraugai) šādos elektromagnētos praktiski nerada vilces spēkus, un tāpēc tie mēdz samazināties. Šīs grupas elektromagnēti var attīstīt diezgan lielu spēku, bet parasti tiek izmantoti ar salīdzinoši maziem armatūras gājieniem.

Ievelkamu armatūras elektromagnētu īpatnība ir daļēja armatūras novietošana sākotnējā stāvoklī spoles iekšpusē un tā turpmākā kustība spolē darbības laikā. Šādu elektromagnētu noplūdes plūsmas, īpaši ar lielām gaisa spraugām, rada zināmu vilkšanas spēku, kā rezultātā tie ir noderīgi, it īpaši salīdzinoši lieliem armatūras gājieniem. Šādus elektromagnētus var izgatavot ar atduri vai bez tā, un darba spraugu veidojošo virsmu forma var atšķirties atkarībā no tā, kāds vilces raksturlielums ir jāiegūst.

Visizplatītākie ir elektromagnēti ar plakaniem un nošķeltiem koniskiem poliem, kā arī elektromagnēti bez ierobežotāja. Kā armatūras ceļvedis visbiežāk tiek izmantota nemagnētiska materiāla caurule, kas starp armatūru un magnētiskās ķēdes augšējo, stacionāro daļu rada parazītisku spraugu.

Ievelkamie armatūras solenoīdi var attīstīt spēkus, un armatūras gājieni var atšķirties ļoti plašā diapazonā, tāpēc tie tiek plaši izmantoti.

V elektromagnēti ar ārēju šķērsvirzienā kustīgu enkura armatūra pārvietojas pa magnētiskajām spēka līnijām, griežoties noteiktā ierobežotā leņķī.Šādi elektromagnēti parasti attīsta salīdzinoši mazus spēkus, bet ļauj, atbilstoši saskaņojot staba un armatūras formas, iegūt vilces raksturlieluma izmaiņas un augstu atdeves koeficientu.

Katrā no trim uzskaitītajām elektromagnētu grupām savukārt ir vairākas konstrukcijas variācijas, kas saistītas gan ar spoli plūstošās strāvas raksturu, gan ar nepieciešamību nodrošināt elektromagnētu noteiktos raksturlielumus un parametrus.

Lasi arī: Par magnētisko lauku, solenoīdiem un elektromagnētiem