Electromagneții și aplicațiile acestora

Un electromagnet creează un câmp magnetic folosind o bobină transmisă cu curent electric. Pentru a amplifica acest câmp și a direcționa fluxul magnetic de-a lungul unei anumite căi, majoritatea electromagneților au un circuit magnetic din oțel magnetic ușor.

Aplicarea electromagneților

Electromagneții au devenit atât de răspândiți încât este dificil de a numi un domeniu de tehnologie în care sunt utilizați într-o formă sau alta. Se găsesc în multe aparate electrocasnice - aparate de ras electric, casetofone, televizoare etc. Dispozitivele tehnologice de comunicații — telefonie, telegrafie și radio — sunt de neconceput fără utilizarea lor.

Electromagneții sunt parte integrantă a mașinilor electrice, multor dispozitive de automatizare industrială, echipamente de control și protecție pentru diverse instalații electrice. Un domeniu în dezvoltare de aplicare a electromagneților este echipamentul medical. În cele din urmă, electromagneții giganți sunt utilizați pentru a accelera particulele elementare din sincrofazotroni.

Greutatea electromagneților variază de la fracțiuni de gram la sute de tone, iar energia electrică consumată în timpul funcționării lor variază de la miliwați la zeci de mii de kilowați.

Un domeniu special de aplicare al electromagneților îl reprezintă mecanismele electromagnetice. În ei, electromagneții sunt utilizați ca un dispozitiv de antrenare pentru a efectua mișcarea de translație necesară a elementului de lucru, fie pentru a-l roti printr-un unghi limitat, fie pentru a crea o forță de reținere.

Un exemplu de astfel de electromagneți sunt electromagneții de tracțiune, proiectați pentru a efectua anumite lucrări la deplasarea anumitor corpuri de lucru; încuietori electromagnetice; ambreiaje și frâne electromagnetice și solenoizi de frână; electromagneti care actioneaza dispozitive de contact in relee, contactoare, demaroare, intrerupatoare; electromagneți de ridicare, electromagneți vibratori etc.

Într-o serie de dispozitive, împreună cu electromagneții sau în locul acestora, sunt utilizați magneți permanenți (de exemplu, plăci magnetice ale mașinilor de tăiat metal, frâne, încuietori magnetice etc.).

Clasificarea electromagneților

Electromagneții sunt foarte diverși în design, care diferă în caracteristicile și parametrii lor, prin urmare clasificarea facilitează studiul proceselor care au loc în timpul funcționării lor.

În funcție de metoda de creare a fluxului magnetic și de natura forței de magnetizare care acționează, electromagneții sunt împărțiți în trei grupe: electromagneți neutri cu curent continuu, electromagneți polarizați cu curent continuu și electromagneți cu curent alternativ.

Electromagneți neutri

În electromagneții neutri DC, un flux magnetic de lucru este creat prin intermediul unei bobine permanente.Acțiunea electromagnetului depinde doar de mărimea acestui flux și nu depinde de direcția acestuia și deci de direcția curentului din bobina electromagnetului. În absența curentului, fluxul magnetic și forța de atracție care acționează asupra armăturii sunt practic nule.

Electromagneți polarizați

Electromagneții polarizați DC se caracterizează prin prezența a două fluxuri magnetice independente: (polarizante și de lucru. Fluxul magnetic polarizant în majoritatea cazurilor este creat cu ajutorul magneților permanenți. Uneori electromagneții sunt folosiți în acest scop. Fluxul de lucru are loc sub acțiune a forței de magnetizare a bobinei de lucru sau de control.Dacă nu există curent în ele, asupra armăturii acționează forța de atracție creată de fluxul magnetic polarizant.Acțiunea unui electromagnet polarizat depinde atât de mărimea cât și de direcția fluxul de lucru, adică direcția curentului în bobina de lucru.

electromagneți AC

În electromagneții de curent alternativ, bobina este alimentată de o sursă de curent alternativ. Fluxul magnetic creat de bobina prin care trece curentul alternativ se schimbă periodic în mărime și direcție (flux magnetic alternativ), în urma căruia forța electromagnetică de atracție impulsează de la zero la maxim cu o frecvență de două ori mai mare decât frecvența alimentării. actual.

Cu toate acestea, pentru electromagneții de tracțiune, reducerea forței electromagnetice sub un anumit nivel este inacceptabilă, deoarece aceasta duce la vibrații ale armăturii și, în unele cazuri, la perturbarea directă a funcționării normale.Prin urmare, în electromagneții de tracțiune care funcționează cu un flux magnetic alternativ, este necesar să se recurgă la măsuri de reducere a adâncimii ondulației forței (de exemplu, să se folosească o bobină de ecranare care acoperă o parte a polului electromagnetului).

În plus față de soiurile enumerate, electromagneții de corecție a curentului sunt în prezent larg răspândiți, care pot fi atribuiți electromagneților de curent alternativ din punct de vedere al puterii și sunt aproape de electromagneții de curent continuu în ceea ce privește caracteristicile lor. Pentru că există încă unele caracteristici specifice ale muncii lor.

În funcție de modul de pornire a înfășurării, se face distincția între electromagneții cu înfășurări în serie și paralele.

Înfășurările în serie care funcționează la un curent dat sunt realizate cu un număr mic de spire pe o secțiune mare. Curentul care trece printr-o astfel de bobină practic nu depinde de parametrii acesteia, ci este determinat de caracteristicile consumatorilor conectați în serie cu bobina.

Înfășurările paralele care funcționează la o anumită tensiune au, de regulă, un număr foarte mare de spire și sunt realizate din sârmă cu o secțiune transversală mică.

Prin natura bobinei, electromagneții sunt împărțiți în cei care funcționează în moduri lungi, periodice și pe termen scurt.

În ceea ce privește viteza de acțiune, electromagneții pot fi de viteză normală de acțiune, cu acțiune rapidă și cu acțiune lentă. Această împărțire este oarecum arbitrară și indică în principal dacă au fost luate măsuri speciale pentru a atinge viteza necesară de acțiune.

Toate caracteristicile de mai sus își lasă amprenta asupra caracteristicilor de design ale electromagneților.

Electromagneți de ridicare

Dispozitiv electromagnetic

În același timp, cu toată varietatea de electromagneți întâlnită în practică, aceștia constau din părțile principale cu același scop. Acestea includ o bobină cu o bobină de magnetizare amplasată pe ea (pot fi mai multe bobine și mai multe bobine), o parte fixă ​​a unui circuit magnetic din material feromagnetic (jug și miez) și o parte mobilă a unui circuit magnetic (armatură). În unele cazuri, partea staționară a circuitului magnetic este formată din mai multe părți (bază, carcasă, flanșe etc.). A)

Armătura este separată de restul circuitului magnetic prin goluri de aer și face parte din electromagnetul, care, percepând forța electromagnetică, o transferă părților corespunzătoare ale mecanismului acționat.

Numărul și forma golurilor de aer care separă porțiunea în mișcare a circuitului magnetic de cea staționară depind de proiectarea electromagnetului.Interferele unde apare o forță utilă se numesc muncitori; golurile de aer unde nu există forță în direcția posibilei mișcări a ancorei sunt parazite.

Suprafețele părții în mișcare sau staționare a circuitului magnetic care limitează întrefierul de lucru se numesc poli.

În funcție de locația armăturii față de restul electromagnetului, se face o distincție între electromagneții de armătură atractivi externi, electromagneții de armătură retractabile și electromagneții de armătură externi care se mișcă transversal.

O trăsătură caracteristică a electromagneților cu o armătură atractivă externă este locația exterioară a armăturii în raport cu bobina. Acest lucru este afectat în principal de fluxul de lucru care trece de la armătură la partea de capăt a miezului.Mișcarea armăturii poate fi de rotație (de exemplu, un solenoid de supapă) sau de translație. Curenții de scurgere (închizând pe lângă spațiul de lucru) în astfel de electromagneți practic nu creează forțe de tracțiune și, prin urmare, tind să fie reduse. Electromagneții din acest grup pot dezvolta o forță destul de mare, dar sunt utilizați de obicei cu curse relativ mici ale armăturii.

O caracteristică distinctivă a electromagneților de armătură retractabilă este plasarea parțială a armăturii în poziția sa inițială în interiorul bobinei și mișcarea sa ulterioară în bobină în timpul funcționării. Fluxurile de scurgere de la astfel de electromagneți, în special cu goluri mari de aer, creează o anumită forță de tragere, drept urmare sunt utile, în special pentru cursele de armătură relativ mari. Astfel de electromagneți pot fi fabricați cu sau fără opritor, iar forma suprafețelor care formează spațiul de lucru poate fi diferită în funcție de caracteristica de tracțiune care se dorește a fi obținută.

Cei mai des întâlniți sunt electromagneții cu poli plati și trunchiați, precum și electromagneții fără limitator. Ca ghid pentru armătură, cel mai adesea se folosește un tub din material nemagnetic, care creează un spațiu parazit între armătură și partea superioară, staționară a circuitului magnetic.

Solenoizii cu armătură retractabilă pot dezvolta forțe și au curse ale armăturii care variază într-o gamă foarte largă, făcându-le utilizate pe scară largă.

Electromagneții V cu o armătură exterioară care se mișcă transversal se deplasează prin liniile magnetice de forță, rotindu-se printr-un anumit unghi limitat.Astfel de electromagneți dezvoltă de obicei forțe relativ mici, dar permit, prin potrivirea corespunzătoare a formelor polului și armăturii, să se obțină modificări ale caracteristicii de tracțiune și un coeficient de întoarcere ridicat.

În fiecare dintre cele trei grupuri de electromagneți enumerate, la rândul lor, există o serie de varietăți de proiectare legate atât de natura curentului care curge prin bobină, cât și de necesitatea de a asigura caracteristicile și parametrii specificați ai electromagneților.

Citeste si: Despre câmpul magnetic, solenoizi și electromagneți