Elektromagnetai ir jų pritaikymas

Elektromagnetas sukuria magnetinį lauką, naudodamas ritę, kuri teka elektros srove. Norėdami sustiprinti šį lauką ir nukreipti magnetinį srautą tam tikru keliu, dauguma elektromagnetų turi magnetinę grandinę, pagamintą iš švelnaus magnetinio plieno.

Elektromagnetų taikymas

Elektromagnetai taip išplito, kad sunku įvardinti technologijų sritį, kurioje jie būtų naudojami viena ar kita forma. Jų yra daugelyje buitinių prietaisų – elektrinių skustuvų, magnetofonų, televizorių ir kt. Ryšių technologijų įrenginiai – telefonija, telegrafas ir radijas – neįsivaizduojami be jų naudojimo.

Elektromagnetai yra neatsiejama elektros mašinų, daugelio pramonės automatikos įrenginių, įvairių elektros instaliacijų valdymo ir apsaugos įrangos dalis. Besivystanti elektromagnetų taikymo sritis yra medicinos įranga. Galiausiai, milžiniški elektromagnetai naudojami elementarioms dalelėms pagreitinti sinchrofasotronuose.

Elektromagnetų svoris svyruoja nuo gramo dalių iki šimtų tonų, o jų veikimo metu sunaudojama elektros energija – nuo ​​milivatų iki dešimčių tūkstančių kilovatų.

Ypatinga elektromagnetų taikymo sritis yra elektromagnetiniai mechanizmai. Juose elektromagnetai naudojami kaip pavara, kuri atlieka būtiną darbinio elemento transliacinį judesį, norint jį pasukti ribotu kampu arba sukurti laikančiąją jėgą.

Tokių elektromagnetų pavyzdys yra traukos elektromagnetai, skirti atlikti tam tikrus darbus judant tam tikrus darbinius kūnus; elektromagnetinės spynos; elektromagnetinės sankabos ir stabdžiai bei stabdžių solenoidai; elektromagnetai, įjungiantys kontaktinius įtaisus relėse, kontaktoriuose, starteriuose, grandinės pertraukikliuose; kėlimo elektromagnetai, vibruojantys elektromagnetai ir kt.

Daugelyje įrenginių kartu su elektromagnetais arba vietoj jų naudojami nuolatiniai magnetai (pavyzdžiui, metalo pjovimo staklių magnetinės plokštės, stabdžiai, magnetiniai užraktai ir kt.).

Elektromagnetų klasifikacija

Elektromagnetai yra labai įvairios konstrukcijos, kurie skiriasi savo charakteristikomis ir parametrais, todėl klasifikacija palengvina jų veikimo metu vykstančių procesų tyrimą.

Priklausomai nuo magnetinio srauto kūrimo būdo ir veikiančios įmagnetinimo jėgos pobūdžio, elektromagnetai skirstomi į tris grupes: neutralius elektromagnetus su nuolatine srove, poliarizuotus elektromagnetus su nuolatine srove ir elektromagnetus su kintamąja srove.

Neutralūs elektromagnetai

Neutraliuose nuolatinės srovės elektromagnetuose darbinis magnetinis srautas sukuriamas nuolatinės ritės pagalba.Elektromagneto veikimas priklauso tik nuo šio srauto dydžio ir nepriklauso nuo jo krypties, taigi ir nuo srovės krypties elektromagneto ritėje. Trūkstant srovės, magnetinis srautas ir armatūrą veikianti traukos jėga yra praktiškai lygus nuliui.

Poliarizuoti elektromagnetai

Poliarizuotiems nuolatinės srovės elektromagnetams būdingi du nepriklausomi magnetiniai srautai: (poliarizuojantis ir darbinis. Poliarizuojantis magnetinis srautas daugeliu atvejų sukuriamas nuolatinių magnetų pagalba. Kartais tam naudojami elektromagnetai. Darbinis srautas atsiranda veikiant. darbinės arba valdymo ritės įmagnetinimo jėgos.Jei jose nėra srovės, poliarizacinio magnetinio srauto sukuriama traukos jėga veikia inkarą.Poliarizuoto elektromagneto veikimas priklauso ir nuo jo dydžio, ir nuo krypties. darbinis srautas, tai yra srovės kryptis darbinėje ritėje.

Kintamosios srovės elektromagnetai

Kintamosios srovės elektromagnetuose ritė maitinama kintamosios srovės šaltiniu. Ritės, per kurią teka kintamoji srovė, sukuriamas magnetinis srautas periodiškai keičia dydį ir kryptį (kintamasis magnetinis srautas), dėl ko elektromagnetinė traukos jėga impulsai nuo nulio iki didžiausios, kurių dažnis yra dvigubai didesnis už maitinimo dažnį. srovė.

Tačiau traukos elektromagnetams elektromagnetinės jėgos sumažinimas žemiau tam tikro lygio yra nepriimtinas, nes tai sukelia armatūros virpesius, o kai kuriais atvejais ir tiesioginį normalaus veikimo sutrikimą.Todėl traukos elektromagnetuose, veikiančiuose su kintamu magnetiniu srautu, reikia imtis priemonių jėgos bangavimo gyliui sumažinti (pavyzdžiui, naudoti ekranuojančią ritę, dengiančią dalį elektromagneto poliaus).

Be išvardintų atmainų, šiuo metu plačiai paplitę srovės korekcijos elektromagnetai, kuriuos pagal galią galima priskirti kintamosios srovės elektromagnetams ir savo charakteristikomis artimi nuolatinės srovės elektromagnetams. Nes dar yra tam tikrų specifinių jų darbo bruožų.

Atsižvelgiant į apvijos įjungimo būdą, skiriami elektromagnetai su nuosekliosiomis ir lygiagrečiomis apvijomis.

Serijinės apvijos, veikiančios tam tikra srove, yra pagamintos su nedideliu apsisukimų skaičiumi didelėje dalyje. Srovė, einanti per tokią ritę, praktiškai nepriklauso nuo jos parametrų, o nustatoma pagal vartotojų, nuosekliai sujungtų su ritė, charakteristikas.

Lygiagrečios apvijos, veikiančios esant tam tikrai įtampai, paprastai turi labai daug apsisukimų ir yra pagamintos iš mažo skerspjūvio vielos.

Pagal ritės pobūdį elektromagnetai skirstomi į veikiančius ilguoju, periodiniu ir trumpalaikiu režimu.

Pagal veikimo greitį elektromagnetai gali būti normalaus veikimo greičio, greito ir lėto veikimo. Šis skirstymas yra šiek tiek savavališkas ir daugiausia parodo, ar buvo imtasi specialių priemonių reikiamam veiksmų greičiui pasiekti.

Visos aukščiau pateiktos charakteristikos palieka pėdsaką elektromagnetų konstrukcijose.

Kėlimo elektromagnetai

Elektromagnetinis prietaisas

Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į įvairius praktikoje pasitaikančius elektromagnetus, juos sudaro pagrindinės tos pačios paskirties dalys. Juose yra ritė su ant jos esančia įmagnetinimo rite (gali būti kelios ritės ir kelios ritės), fiksuota magnetinės grandinės dalis, pagaminta iš feromagnetinės medžiagos (jungas ir šerdis) ir kilnojama magnetinės grandinės dalis (armatūra). Kai kuriais atvejais stacionarioji magnetinės grandinės dalis susideda iš kelių dalių (pagrindo, korpuso, flanšų ir kt.). a)

Armatūra yra atskirta nuo likusios magnetinės grandinės oro tarpais ir yra elektromagneto dalis, kuri, suvokdama elektromagnetinę jėgą, perduoda ją į atitinkamas įjungiamo mechanizmo dalis.

Oro tarpų, skiriančių judančią magnetinės grandinės dalį nuo stacionarios, skaičius ir forma priklauso nuo elektromagneto konstrukcijos.Oro tarpai, kuriuose atsiranda naudingoji jėga, vadinami darbininkais; oro tarpai, kuriuose nėra jėgos inkaro galimo judėjimo kryptimi, yra parazitiniai.

Magnetinės grandinės judančios arba stacionarios dalies paviršiai, ribojantys darbinį oro tarpą, vadinami poliais.

Atsižvelgiant į armatūros vietą, palyginti su likusia elektromagneto dalimi, skiriami išoriniai patrauklūs armatūros elektromagnetai, ištraukiami armatūros elektromagnetai ir išoriniai skersai judantys armatūros elektromagnetai.

Būdinga elektromagnetų su išorine patrauklia armatūra savybė yra išorinė armatūros vieta ritės atžvilgiu. Tam daugiausia įtakos turi darbo srautas, einantis iš armatūros į galinę šerdies pusę.Armatūros judėjimas gali būti sukamasis (pavyzdžiui, vožtuvo solenoidas) arba transliacinis. Tokiuose elektromagnetuose nuotėkio srovės (užsidaro papildomai prie darbinio tarpo) traukos jėgų praktiškai nesukuria, todėl jos linkusios mažėti. Šios grupės elektromagnetai gali išvystyti gana didelę jėgą, tačiau dažniausiai naudojami su santykinai mažais armatūros smūgiais.

Ištraukiamų armatūros elektromagnetų išskirtinis bruožas yra dalinis armatūros išdėstymas pradinėje padėtyje ritės viduje ir tolesnis judėjimas ritėje veikimo metu. Tokių elektromagnetų nuotėkio srautai, ypač esant dideliems oro tarpams, sukuria tam tikrą traukos jėgą, dėl to jie yra naudingi, ypač esant santykinai dideliems armatūros smūgiams. Tokie elektromagnetai gali būti gaminami su atrama arba be jo, o darbinį tarpą sudarančių paviršių forma gali skirtis priklausomai nuo to, kokią traukos charakteristiką norima gauti.

Labiausiai paplitę yra elektromagnetai su plokščiais ir nupjautais kūginiais poliais, taip pat elektromagnetai be ribotuvo. Kaip armatūros vadovas, dažniausiai naudojamas nemagnetinės medžiagos vamzdis, kuris sukuria parazitinį tarpą tarp armatūros ir viršutinės, stacionarios magnetinės grandinės dalies.

Ištraukiami armatūros solenoidai gali išvystyti jėgas ir turėti labai platų armatūros eigos diapazoną, todėl jie plačiai naudojami.

V elektromagnetai su išorine skersai judančia armatūra armatūra juda per magnetines jėgos linijas, sukasi tam tikru ribotu kampu.Tokie elektromagnetai paprastai sukuria santykinai mažas jėgas, tačiau leidžia, tinkamai suderinus polių ir armatūros formas, gauti traukos charakteristikų pokyčius ir aukštą grąžos koeficientą.

Kiekvienoje iš trijų išvardytų elektromagnetų grupių savo ruožtu yra keletas dizaino variantų, susijusių tiek su srovės, tekančios per ritę, pobūdžiu, tiek su būtinybe užtikrinti nurodytas elektromagnetų charakteristikas ir parametrus.

Taip pat skaitykite: Apie magnetinį lauką, solenoidus ir elektromagnetus